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入门篇|当我们谈论塑料时我们在谈论什么？

2017年02月22日

生活在当下年代的我们，塑料制品成了我们日常生活中不可缺少的存在。衣物织品、餐具茶杯包装纸、电子仪器设备、车电航空、桥梁建筑等等全都被塑料制品渗透。那么，让我们一刻也离不开的塑料究竟是什么？又有哪些加工方式呢？

塑料的英文名称“plastic”来自希腊语“plastikos”，意思是“可成型”，“具有可塑性”，作为形容词经常被使用，就产生了“塑料”一词。塑料其实是人们通常对它的俗称，就像我们的乳名。它的学名叫做聚合物（polymer）。顾名思义“聚合物”就是由许多较小结构简单的小分子聚集在一起的物品。塑料是以石油为原料，进行石油的裂化加工，制取出乙烯、丙烯等原料气，再经聚合反应而得的高分子树脂。又由于每一个品种的分子链与性格脾气都不尽相同，种类极其繁多，就已经投入生产的都有三百多种。最有趣的是通过人为的把不同类型的塑料进行调合，又可以形成另外一种截然不同的塑料，这种产物称为改性塑料。因此为了方便归类，人们以它是否可重复加工区分开了两大类：热固性塑料&热塑性塑料，就像人类分为男人和女人一样。

热固性VS热塑性塑料本质区别：

分类	热塑性塑料	热固性塑料
区别	加热分子结合成线状排列，冷却成型后再加热仍然可再成型	加热后分子结合成网状成型再加热不软化不可重复加工
具体型号	PE/PP/PS/PVC/ABS/PMMA/PA/POM/POT/PET/PMP/PC/PPO/PPS/LCP/PTFE/PEEK/PAR/POT/PSF/PES/PEI/PAI等	PF/UF/MF/UP/PU等
优点	可回收加工、应用最广、加工性能好、易塑型、生产效率高、比重轻手感好	隔热、绝缘、耐高压电等恶劣环境、刚强耐磨。价格相对便宜
缺点	耐热性与刚性相对差、价格高	不可回收加工造成污染、生产效率低
应用领域	生活日用品、汽车工业、电子电器、交通器材、建筑建材等	齿轮轴承、风扇叶、高低压电气装备、锅灶用具等

塑料的成型工艺分类：

成型方式	操作方法	应用领域
注塑	使材料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型	几乎适用于所有的热塑性塑料，近年也成功地用于某些热固性塑料。成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品
挤塑	在挤出机中通过加热、加压使物料以流动状态连续通过口模成型	主要用于热塑性塑料，也可用于某些热固性塑料。制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。也可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等
挤拉	将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出，再通过加热室使树脂进一步固化造型	热固性纤维增强塑料的成型方法之一用于生产断面形状固定不变,长度不受限制的型材
压注	先将材料在加热室加热软化，然后压入加热的模腔内固化成型	适用于热固性塑料。如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料等
模压	将粉末状料放入加热好的模具中，合模加压使其成型	主要用于热固性塑料。制作面积大、收缩变形率低，耐磨坚固的产品
发泡	使塑料产生微孔结构的过程气孔间互通的是开孔泡沫塑料反之则是闭孔泡沫塑料	几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等
吹塑	借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜	用于各种包装容器和管式膜的制造
浇注	在不加压或稍加压的情况下,将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成型	为固态制品静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、搪塑、旋转铸塑、滚塑和流延铸塑

塑料的辉煌历史

1869年美国人J.W.海厄特发现并命名了塑料的老祖宗－－赛璐珞。1872年在美国纽瓦克建厂生产。当时除用作象牙代用品外，还加工成马车和汽车的风挡和电影胶片等，从此开创了塑料工业，相应地也发展了模压成型技术。

1903年德国人A.艾兴格林发明了不易燃烧的醋酸纤维素和注射成型方法。1905年德国拜耳股份公司进行工业生产。一些化学家在实验室里合成了多种聚合物，如线型酚醛树脂PF、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、聚氯乙烯等，为后来塑料工业的发展奠定了基础。

1909年美国人L.H.贝克兰取得第一个人工合成塑料──酚醛树脂。（尽管早在1872年，德国化学家拜尔就有了一些发现，但拜尔对这种东西不感兴趣。更惊险的是贝克兰只比他的同行詹早一天递交专利申请。它的诞生标志着人类社会正式进入了塑料时代。发明者被《时代》周刊称为“塑料之父”。）1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司进行生产。在40年代以前，酚醛塑料是最主要的塑料品种，约占塑料产量的2/3。主要用于电器、仪表、机械和汽车工业。

1911年，英国F.E.马修斯制成了聚苯乙烯，但性能不佳。1930年，德国法本公司改进后在路德维希港进行工业生产，扩展了它的应用范围。

1926年，美国W.L.西蒙偶然发现了增塑聚氯乙烯。从此，聚氯乙烯一直是重要的塑料品种，它又是主要的耗氯产品之一，在一定程度上影响着氯碱工业的生产。

第一个无色的树脂是脲醛树脂。1928年，由英国氰氨公司投入工业生产。

1931年，美国罗姆-哈斯公司制造出有机玻璃。

1933年英国卜内门化学工业公司发明了聚乙烯，又在1939年提炼了低密度聚乙烯。1953年联邦德国K.齐格勒乙烯在低压下制成为高密度聚乙烯。不久，意大利人G.纳塔发明了聚丙烯，1957年意大利蒙特卡蒂尼公司首先工业生产。从40年代中期以来，还有聚酯、有机硅树脂、氟树脂、环氧树脂、聚氨酯等陆续投入了工业生产。在70年代又有聚1－丁烯和聚4-甲基-1-戊烯投入生产。形成了世界上产量最大的聚烯烃塑料系列。

1939年，美国氰氨公司开始生产三聚氰胺-甲醛树脂的模塑粉、层压制品和涂料。促进了石油化工的发展，使原料得以多层次利用，创造了更高的经济价值。

1973年后的10年间，能源危机影响了塑料工业的发展速度。

1982年开始复苏。1983年起塑料工业超过历史最高水平，产量达72Mt。以塑料为主体的合成材料的世界体积产量超过全部金属的产量。

功能高分子的问世，使合成高分子的应用发展到更精细、更高级的水平，如今塑料不仅对促进工农业生产和尖端技术，而且对探索生命的奥秘、攻克癌症和治疗遗传性疾病都起着重要推动作用。可以说没有任何材料能有如此广泛的用途。因此，科学家们曾豪言宣布：“人类已经进入高分子合成材料时代！”

伟大塑料的未来使命

人类的发展与进步与塑料有着千丝万缕的联系，甚至是不敢想像离开它人类的生活将变成怎样。尤其是现代高新产业如人工智能、航天探索等领域塑料也有着不可替代的地位。据推算，21世纪地球上人口将超过100亿，届时环境污染、粮食、能源、环境、资源等将成为使人类社会更感困扰的问题。对此，利用高分子调整水分的蒸发和散失以改良土壤、绿化沙漠、扩大耕地、控制生态体系，促进粮食增产;，制取高转化率的光电池，用以分解水制氢和氧，用作燃料电池和化工原料，开发新型高分子催化剂，利用空气中氮在常温常压下合成氨等同样离不开高分子的应用。它就像是人类忠实的朋友，陪伴着我们共同成长。

但高分子易燃、易老化，不能降解，不被细菌腐蚀，不为土壤吸收。大量使用后丢弃，已造成严重公害。迫切需要研制能在自然环境中降解、分解而不造成污染的新型高分子。这也将成为高分子科学今后发展的重要新课题、新方向之一。