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【知識】塑料分類及塑料的7個等級

一、塑料的定義
塑料是以單體為原料，通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物，其抗形變能力中等，介于纖維和橡膠之間，主要由樹脂以及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。塑料的主要成分是樹脂，樹脂約占塑料總重量40%~100%，塑料的基本性能主要決定于樹脂的本性，但添加劑也起著重要作用。有些塑料基本上是由合成樹脂所組成，不含或少含添加劑，如有機玻璃、聚苯乙烯等。
二、塑料分類
塑料（如圖1）是非常重要的有機合成高分子材料，應用非常廣泛。如果我們能詳細了解塑料的組成及分類，不僅能幫助我們科學地使用塑料制品，也有利于塑料的分類回收，并有效控制和減少"白色污染"。
圖1塑料標志
塑料的分類非常復雜，按用途分類可分為通用塑料、工程塑料、特種塑料三種類型；按理化分類可分為熱固性塑料、熱塑性塑料兩種類型；按成型方法分類可分為模壓、層壓、注射、吹塑、擠出、澆鑄塑料和反應注射塑料等多種類型。下面按照塑料的分子結構和機械性能兩個大方面對塑料進行分類。
按照塑料的分子結構大致可分為：
1 聚烯烴塑料，如：LDPE、HDPE、LLDPE、PP、EEAEVA、PB-1、TPX；
2 聚苯乙烯類塑料(它也是聚烯烴塑料,因種類多,重要,單列)，如：PS、HIPS、ABSAAS、ACS、MBS、AS；
3 乙烯基塑料，如：PVC；
4 丙烯酸塑料，如：PMMA；
5 尼龍(聚酰胺)，如：透明尼龍，MC尼龍，PA（666610），等；
6 聚苯醚酯，如：POM、PPO、NORYL、PPS、PSF、PC、PET、PBT、聚芳酯、聚芳砜；
7 纖維素塑料，如：CN、CA、CAP、CAB、EC、CEC、HEC；
8 聚胺酯，如：TPU。
在高分子中，分子地結構能很大程度影響材料地性質，所以同一種分子結構的材料有很多共性，按照同一種分子結構來劃分，可以幫助讀者更好地理解塑料的性能。
按照塑料的機械性能大致可分為：
1 綜合機械性能較低的材料——通用塑料PE、PP、EEA、EVA、PVC；
2 綜合機械性能中等的材料——工程塑料PS、HIPS、ABS、AAS、ACSMBS、AS、BS、PMMA；
3 綜合機械性能較高的材料——結構工程塑料PA、POM、NORYL、PC、PET、PBT；
材料本身的特性決定著它適合做什么用途，其實，通用塑料與工程塑料之間并沒有嚴格的區分，通用工程塑料只要達到機械結構的要求，也有用于結構方面的。
三、常見塑料材料的合成工藝
1、聚對苯二甲酸乙二醇酯
聚對苯二甲酸乙二醇酯為高分子聚合物，化學式為-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]n-，對苯二甲酸乙二醇酯可由對苯二甲酸和乙二醇發生酯化反應脫水縮合得到。目前，世界各國PET生產采用的技術路線主要有3種。分別為：酯交換縮聚法（DMT法）、直接酯化縮聚法（PTA法）和環氧乙烷法（EO法）。
（1）DMT法
采用對苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇（EG）進行酯交換反應，然后縮聚成為PET。該法主要包括兩步:首先是對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇或1，4-丁二醇在催化劑存在下進行酯交換反應，生成對苯二甲酸雙羥乙酯(BHET)或雙羥丁酯，常用的催化劑為鋅、鈷、錳的醋酸鹽，或它們與三氧化二銻的混合物，其用量為DMT質量的0.01％～0.05％。反應過程中不斷排出副產物甲醇。第二步為生成的BHET或雙羥丁酯，在前縮聚釜及后縮聚釜中進行縮聚反應，前縮聚釜中的反應溫度為270℃，后縮聚釜中反應溫度為270～280℃，加入少量穩定劑以提高熔體的熱穩定性。縮聚反應在高真空(余壓不大于266Pa)及強烈攪拌下進行，才能獲得高分子量的聚酯。
（2）PTA法
該法用高純度對苯二甲酸(TPA)與乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成對苯二甲酸雙羥乙酯或丁酯,然后進行縮聚反應。該法的關鍵是解決TPA與乙二醇或1，4-丁二醇的均勻混合，提高反應速度和制止醚化反應。與酯交換縮聚法相比,該法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步驟，更易制得分子量大、熱穩定性好的聚合物，可用于生產輪胎簾子線等較高質量的制品。但該法對原料TPA的純度要求較高，TPA提純精制費用大。
（3）EO法
該法直接用環氧乙烷與PTA反應生成對苯二甲酸雙羥乙酯，再進行縮聚反應。其優點是可省掉環氧乙烷合成乙二醇的生產工序，設備利用率高，輔助設備少，產品也易于精制。缺點是環氧乙烷與TPA的加成反應需在2～3MPa壓力下進行，對設備要求苛刻，因而影響該法的廣泛使用。日本過去曾用此法進行過生產，但由于此法具有易爆，易燃、有毒等缺點，目前已淘汰。
2、聚氯乙烯
聚氯乙烯由氯乙烯單體通過自由基聚合而成，聚合度n一般在500~20000范圍內，從產品分類看，PVC屬于三大合成材料(合成樹脂、合成纖維、合成橡膠)中的合成樹脂類。目前，聚氯乙烯按聚合方法分四大類：懸浮法聚氯乙烯，乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。
（1）本體法
本體法聚合生產工藝，其主要特點是反應過程中不需要加水和分散劑。聚合分2步進行，第1步在預聚釜中加人定量的VCM單體、引發劑和添加劑，經加熱后在強攪拌(相對第2步聚合過程)的作用下，釜內保持恒定的壓力和溫度進行預聚合。當VCM的轉化率達到8%-12%停止反應，將生成的“種子”送人聚合釜內進行第2步反應。聚合釜在接收到預聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發劑，在這些“種子”的基礎上繼續聚合，使“種子”逐漸長大到一定的程度，在低速攪拌的作用下，保持恒定壓力進行聚合反應。當反應轉化率達到60%~85%(根據配方而定)時終止反應，并在聚合釜中脫氣、回收未反應的單體，而后在釜內汽提，進一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經風送系統將釜內PVC粉料送往分級、均化和包裝工序。
（2）乳液法
乳液聚合方法的最終產品為制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊樹脂（E-PVC），工業生產分兩個階段：第一階段氯乙烯單體經乳液聚合反應生成聚氯乙烯膠乳，它是直徑0.1~3微米聚氯乙烯初級粒子在水中的懸浮乳狀液。第二階段將聚氯乙烯膠乳，經噴霧干燥得到產品聚氯乙烯糊樹脂，它是初級粒子聚集而成得的直徑為1~100微米，主要是20~40微米的聚氯乙烯次級粒子。這種次級粒子與增塑劑混合后，經剪切作用崩解為直徑更小的顆粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊，工業上稱之為聚氯乙烯糊。
（3）懸浮法
懸浮聚合法生產聚氯乙烯樹脂的一般工藝過程是在清理后的聚合釜中加入水和懸浮劑、抗氧劑，然后加入氯乙烯單體，在去離子水中攪拌,將單體分散成小液滴，這些小液滴由保護膠加以穩定，并加入可溶于單體的引發劑或引發劑乳液，保持反應過程中的反應速度平穩，然后升溫聚合，一般聚合溫度在45~70℃之間。使用低溫聚合時(如42~45℃),可生產高分子質量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(一般在62~71℃)可生產出低分子質量(或超低分子質量)的聚氯乙烯樹脂。
近年來，為了提高聚合速度和生產效率，國外還研究成功兩步懸浮聚合工藝，一般是第一步聚合度控制在600左右,在第二步聚合前加入部分新單體繼續聚合。采用兩步法聚合的優點是顯著縮短了聚合周期，生產出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機械強度。
相對于其他方法，采用懸浮法PVC生產技術易于調節品種，生產過程易于控制，設備和運行費用低，易于大規模組織生產而得到廣泛的應用，成為諸多生產工藝中最主要的生產方法。
另外，為進一步提高懸浮法生產的通用樹脂和專用樹脂的質量，提高產品的專用化、市場化水平，國外廠家在聚合工藝的工藝條件及配料體系等方面做了大量的研究工作，進一步提高了聚合轉化率，縮短了聚合周期，提高了生產效率，同時也開發出一系列性能好、易于加工的PVC專用樹脂如：超高(或超低)聚合度樹脂、高表觀密度樹脂、無皮樹脂、耐輻射樹脂、醫用樹脂、耐熱樹脂等。可見，各種專用料的開發是懸浮聚合樹脂發展的標志，是提高產品使用性能、開發新的應用領域的重要手段。
3、聚丙烯
聚丙烯生產工藝主要有溶液法、淤漿法、本體法、氣相法和本體-氣相法組合工藝5大類。目前世界上比較先進的生產工藝主要是氣相法工藝和本體-氣相法組合工藝，這些工藝技術都采用本體法、氣相法或本體法和氣相法的組合工藝生產均聚物和無規共聚物，再串聯氣相反應器系統(一個或兩個)生產抗沖共聚物。這些工藝技術適應了裝置大規模(20萬噸/年以上)和操作經濟性、產品多樣性和高性能的要求，得到了比較廣泛的應用。
我國聚丙烯的工業生產始于20世紀70年代，經過三十多年的發展，目前已經基本上形成了間歇式本體法、本體法、本體-氣相法、氣相法等多種生產工藝并舉，大中小型生產規模共存的生產格局。
四、塑料化工工藝缺陷
1、縮痕問題
在塑料化工工藝生產過程中經常會出現縮痕的現象，這種問題的形成主要是由于在生產時潤滑劑的使用量過大導致的，由于潤滑劑用量過大導致塑料在成型時模具的溫度等都發生了巨大的改變，使塑料成品中出現縮痕問題。在塑料制品生產過程中，通常都是將塑料加熱使其融化，并將其引流到各種磨具之中，同時需要利用模具周圍產生的壓力對塑料進行塑性，然后形成成品。由于潤滑劑用量過大會導致同一模具的溫度不同，在塑性過程中，塑料的冷卻出現問題，致使塑料制品的凝固不均勻，縮痕問題就此產生。
2、欠注問題
欠注問題是塑料化工工藝中經常出現的問題。欠注問題的出現主要是由于在塑料化工工藝生產過程中，塑料沒有填滿整個模具或塑料與模具之間的縫隙較大，使塑料在冷卻凝固過程中塑料制品的表面出現嚴重的問題，進一步導致塑料制品的表面不光滑，甚至會導致塑料制品的表面出現缺口。應該對塑料注入模具過程進行嚴格監管，并對原料的類別進行分析，減少在化工工藝生產過程中出現欠注問題，進一步提高塑料制品的質量。
3、飛邊問題
與欠注問題一樣，飛邊問題也是在塑料化工工藝生產中經常出現的問題。這種問題的成因主要是在模具中塑料注入過多引起的，這種問題的主要發生位置是塑料制品與磨具之間的邊緣。同時模具的鎖模能力較小與排氣孔等問題都可能造成飛邊問題的發生。
五、塑料的7等級
在日常生活中，細心的朋友可能會發現，在塑料容器的底部都刻有小小的三角形標志，三角框里面刻有數字1~7不等，你們知道每個編號背后都代表著什么規格的塑料容器嗎？下面為你們一一講解。
01—PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）
聚對苯二甲酸乙二醇酯的常見用途：礦泉水瓶（如圖2）、碳酸飲料瓶包裝等。
聚對苯二甲酸乙二醇酯是生活中常見的一種樹脂，具有良好的力學性能，沖擊強度是其他薄膜的3~5倍，耐折性好，透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好。由其制成的透明塑料瓶常被稱為“寶特瓶”。這種塑料通常最高耐熱溫度為65℃，最低耐冷為-20℃，所以說，它一般只適用于裝常溫液體或者偏低溫液體。如果盛裝高溫液體或者對其直接加熱，則易發生熱變形，產生對人體有害的物質。并且，科學家發現，長期使用這種塑料制品超過10個月后，可能釋放出致癌物,對人體具有毒性。因此，這種塑料瓶用完應該立即進行垃圾分類丟掉，不可以繼續用來作為水杯，也盡量不要做儲物容器盛裝其它物品，以免引發健康問題，得不償失。

02—HDPE（高密度聚乙烯）
高密度聚乙烯的常見用途：清潔用品、沐浴產品（如圖3）、白色藥瓶、護膚產品的塑料容器以及目前超市中使用的塑料袋等。
高密度聚乙烯是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂，其熔化溫度在120~160℃之間，一般的使用溫度應該控制在100℃以內，在一下工業用品中，最高可耐110℃的高溫，若標明食品用的塑料袋可用來盛裝食品。承裝清潔用品、沐浴產品的塑料容器可在小自清潔后重復使用，但這些容器通常不好清洗，殘留原有的清潔用品，變成細菌的溫床，清潔不徹底。因此，在日常生活中，最好不要循環使用高密度聚乙材質的制品，應該按時、及時更換，廢舊制品應做好回收分類，防止污染環境，造成二次污染。

圖3編號2背后代表的塑料容器
03—PVC（聚氯乙烯）
聚氯乙烯的常見用途：雨衣（如圖4）、塑料膜以及建材等。
聚氯乙烯是無定形結構的白色粉末，其支化度較小，相對密度1.4左右，玻璃化溫度77~90℃，170℃左右開始分解，對光和熱的穩定性差，在100℃以上或經長時間陽光曝曬，就會分解而產生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降。
這種塑料可塑性好、價格便宜，但是，用該材質制成的塑料制品容易產生兩種有毒有害物質：一是生產過程中沒有被完全聚合的單分子氯乙烯，二是增塑劑中的有害物質。這兩種物質在遇到高溫和油脂時容易析出，有毒物隨食物進入人體后，容易致癌。因此，使用時千萬不要讓它受熱。

圖4編號3背后代表的塑料容器
04—LDPE（低密度聚乙烯）
低密度聚乙烯的常見用途：保鮮膜、塑料膜（如圖5）等。低密度聚乙烯又稱高壓聚乙烯，是一種塑料材料，以乙烯為原料，送入反應器，在引發劑的作用下以高壓壓縮進行聚合反應，從反應器出來的物料，經分離器除去未反應的乙烯之后，經熔融擠出造粒，干燥、摻合，它適合熱塑性成型加工的各種成型工藝，成型加工性好。低密度聚乙烯的主要用途是作薄膜產品，還用于注塑制品，醫療器具，藥品和食品包裝材料，吹塑中空成型制品等。這種塑料做的保鮮膜的耐熱性不強，合格的PE保鮮膜在溫度超過110℃時會出現熱熔現象，留下一些人體無法分解的塑料制劑，如果用保鮮膜包裹食物直接加熱,高溫下，食物中的油脂很容易將保鮮膜中的有害物質溶解出來，對人體健康產生危害。因此，把食物放入微波爐前，最好先取包裹著的保鮮膜

圖5編號4背后代表的塑料容器
05—PP（聚丙烯）
聚丙烯的常見用途：打包袋、微波爐專用餐盒（如圖6）等。
聚丙烯是一種半結晶的熱塑性塑料。具有較高的耐沖擊性，機械性質強韌，抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕。在工業界有廣泛的應用，是平常常見的高分子材料之一。澳大利亞的錢幣也使用聚丙烯制作。
微波爐餐盒采用這種材質制成，耐130℃高溫，透明度差，這是唯一可以直接放進微波爐里面加熱的塑料盒，經過清潔干凈后可重復使用。需要特別注意的是，一些微波爐餐盒，盒體以05號PP制造，但盒蓋卻以06號PS聚苯乙烯制造，PS的透明度好，但其不耐高溫，所以其不能與盒體一并放進微波爐。06號PS聚苯乙烯的外觀容易與05號PP區分開來，因此，為保險起見，容器放入微波爐前，先把蓋子取下來

圖6編號5背后代表的塑料容器
06—PS（聚苯乙烯）
聚苯乙烯的常見用途：碗裝泡面盒、快餐盒（如圖7）等。
聚苯乙烯是苯乙烯單體經加聚反應制得的產物，最早是由天然樹脂香脂中的一種揮發性油得到的。聚苯乙烯對酸、堿、鹽、礦物油、有機酸、低級醇等具有良好的耐腐蝕性，但在丙酮、酯類、芳香烴等有機溶劑中發生軟化或溶解。絕緣性好、透明、折光率高、耐水、著色性好，可制成各種色彩鮮艷的塑料制品。熔融時流動性非常好，易于加工，可模塑、擠塑成型。
聚苯乙烯可作為制造碗裝泡面盒、發泡快餐盒的材質。又耐熱又抗寒，但不能放進微波爐中，以免因溫度過高，釋出化學物。并且不能用于盛裝強酸如柳橙汁、強堿性物質,因為會分解出對人體不好的聚苯乙烯

圖7編號6背后代表的塑料容器
07—PC及其他類
PC及其他類PC的常見用途：水壺、太空杯、奶瓶（如圖8）等。
是被大量使用的一種材料,尤具多用于制造奶瓶、太空杯等,因為含有雙酚八而備受爭議。專家指出,理論上,只要在制作的過程中,雙酚百分百轉化成塑料結構,便表示制品完全沒有雙酚入,更談不上釋出。只是,若有小量雙酚沒有凍專化成的塑料結構,則可能會釋出而進入食物或飲品中。因此,在使用此塑料容器時要嚴格按說明書盛裝食品用正確的方法存
放和消毒避免反復使用已老化或有破損的制品。中殘留的雙酚,溫度愈高,釋放愈多,速度也愈快因此,不應以水瓶盛熱水。如果你的水壺編號為,下列方法可降低風險使用時勿加熱 ,勿在陽光下直射。不用洗碗機、烘碗機清洗水壺。第一次使月前,用小蘇打粉加溫水清洗,在室溫中白然烘干。如果容器有任何摔傷或破損,建議停止使用,因為塑料制品表而如果有細微的坑紋,容易藏細菌。避免反復使用已經老化的塑料器具。

 
 

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