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塑料的老祖宗“假象牙”到底是怎么回事?
欄目:行業(yè)動態(tài) 發(fā)布時間:2021-06-01 15:53
如今,大家對塑料材料并不陌生,塑料制品幾乎遍及生活每個角落:農用塑料薄膜、板材等是大棚種植必不可少的工具;五顏六色的食品、衣物包裝袋,精致的禮品盒,輕便的塑料飯盒...
 如今,大家對塑料材料并不陌生,塑料制品幾乎遍及生活每個角落:農用塑料薄膜、板材等是大棚種植必不可少的工具;五顏六色的食品、衣物包裝袋,精致的禮品盒,輕便的塑料飯盒幾乎成了家中常備日用品;塑料制成的門窗材料、管道等建筑用品輕便耐用,車用塑料外表光滑美觀,還能減輕車身重量,降低能耗,在輕工業(yè)里,塑料制品也是公認的寵兒……
  可大家知道么,小小的塑料已經有超過百年的進化歷史了,較早的塑料還是為滿足貴族休閑娛樂,替代象牙制作臺球而誕生的,下面我們就來一起回顧一下塑料的發(fā)展史吧。
  較初由來:“假象牙”賽璐珞
  十八世紀末十九世紀初,打臺球成為了貴族的休閑愛好,但臺球需用象牙制作,原料稀缺,成本較高,無法滿足需求。美國一位熱愛化學實驗的民間發(fā)明家海厄特在看到了象牙替代品的懸賞消息后,經過多次試驗,終于在1869年發(fā)現硝化纖維中加入樟腦所得物質的柔韌度、硬度和脆性都很適合制作臺球,并將其命名為“賽璐珞”(Celluloid Nitrate),這是人類歷史上較早出現的合成塑料,由于其較初為代替象牙而出現,在民間也被稱作“假象牙”。
  賽璐珞學名為硝化纖維塑料,是較早的商用合成塑料,其主要成分是纖維素硝酸酯和樟腦等。該種材料著色、耐水耐油性能良好,表面光滑美觀,在梳子等飾品、玩具、乒乓球和鋼筆制作上得到了廣泛應用。
 
  但這種材料有一種致命的缺點——易燃,且燃燒后可能產生有害物質。硝化纖維素是纖維素與硝酸酯化的產物,根據纖維素分子中羥基酯化程度的不同,會生成含氮量不同的硝化纖維素。硝化纖維素燃點極低,易與多種氧化劑發(fā)生強烈反應,引起燃燒、爆炸甚至火災,且產物中有二氧化氮等有毒氣體。
  由于賽璐珞使用時太危險,歷史上還曾發(fā)生過電影膠片燃燒的案例,因此這種材料漸漸淡出了人們的視線,少量使用的往往也經過改良,而塑料的發(fā)展卻遠沒有止步于此。1907年美國化學家貝克蘭實現了人工合成高分子酚醛樹脂,從此拉開了人類應用合成高分子塑料材料的序幕。
  
  當前主要應用:高分子合成塑料
  當前的塑料多以高分子樹脂為主要材料,再添加潤滑劑和增色劑等物質合成。較常見的合成塑料有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA)等,它們根據各自理化性質的不同應用于不同領域。
  聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)在工業(yè)中屬于產量較高的塑料品種。前二者分別由乙烯和丙烯聚合得到,化學性能較穩(wěn)定,常溫條件不易腐蝕,無毒;介電損耗低、介電強度大,可用作絕緣材料;質地較為柔軟,抗沖擊性較強。聚乙烯常被制成薄管、塑料桶和衣架等;聚丙烯在車用及建筑用塑料零部件上應用廣泛。而聚氯乙烯是由乙烯、氯和催化劑經取代反應制成。防火耐熱性能良好,被廣泛用于電線和光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建筑裝潢用品、兒童玩具、門簾、卷門、輔助醫(yī)療用品、手套、食物保鮮紙和時裝等。
  

  聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)俗稱滌綸,在高溫高頻下仍保持較好電絕緣性電性和熱穩(wěn)定性,力學性能好,耐折耐摩擦,多被制成錄音錄像用薄膜和飲料包裝瓶等。此外,滌綸纖維模量較低,抗皺性和保持性較好,不容易粘毛,常被用于制作衣物。

  聚苯乙烯(PS)熔融時熱穩(wěn)定性和流動性很好,易成型加工,適合大量生產,發(fā)泡成型后多用于保溫隔熱和防震制品,如泡沫材料和一次性快餐盒等。但聚苯乙烯耐氧化性較差,十分易燃,且燃燒后會產生大量有毒氣體。
  
  盡管前面提到的多種塑料都可以用作制作餐具,但只有聚丙烯(PP)材質的餐盒可以放到微波爐加熱。對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料瓶在70℃以上就很容易變形,只能用來裝常溫礦泉水和飲料;聚苯乙烯(PS)在100℃以上的溫度加熱時容易分解出對人體有害的物質,不能放入微波爐中,以免釋放有害物質。而聚丙烯塑料(PP)無毒無味,可使用溫度范圍約在-20℃-120℃,分子結晶度較高,一般在150℃以上才開始軟化,熔點高達167℃,是較耐熱的塑料材料,且不易分解,不產生對人體有害的物質,可安全加熱。

  聚酰胺(PA)俗稱尼龍,是重要的工程材料,它的綜合應用領域較為廣泛,包括化工航空等重工業(yè)領域和衣物魚線繩索等輕工業(yè)領域。聚酰胺較突出的特點是其超高的耐磨性和強度,比棉花和羊毛高出數十倍,因此被大量用于制造纜繩和工業(yè)用布等。
  
  未來發(fā)展方向:新型降解塑料
  作為應用較廣泛的高分子材料,塑料給人類的生活帶來了不少便利,但卻有一個致命的缺點:難降解。有些塑料制品由于沒有得到很好的回收處理,可能沉積在土壤中,數十年不能分解,還會產生有害物質;有些塑料垃圾流入大海,造成海洋的污染,影響海洋生物的生存。為了解決這個挑戰(zhàn),科學家們正在致力于研究新型可降解塑料,其性能在保存期內不變,使用后在自然環(huán)境條件下能降解成對環(huán)境無害的物質。
降解塑料主要有光降解和生物降解兩大類。光降解塑料是通過在塑料聚合物中加入光敏感基團或化學助劑,加速光氧化反應的過程,使塑料制品能更快降解。生物降解塑料目前正處于研制發(fā)展階段,在市場應用較廣泛的有淀粉基生物降解塑料,它將淀粉改性塑化后與聚合物混合,功能與傳統(tǒng)塑料類似,但由于淀粉的存在,微生物酶等可在材料降解時發(fā)揮作用,加快降解速度,并減少有害產物含量。除淀粉外,微生物也是生物降解塑料研究的重點,將微生物和塑料制品放在一起,在一定條件下,通過微生物的生命活動,可將塑料分解成甲烷、水和二氧化碳等對環(huán)境無毒害的物質,但由于成本和技術等問題,該類降解塑料的市場投入度并不高。

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