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【知識】塑料分類及塑料的7個(gè)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(yīng)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(wěn)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(jī)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(jī)合成高分子材料，應(yīng)用非常廣泛。如果我們能詳細(xì)了解塑料的組成及分類，不僅能幫助我們科學(xué)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(biāo)志
塑料的分類非常復(fù)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(yīng)注射塑料等多種類型。下面按照塑料的分子結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能兩個(gè)大方面對塑料進(jìn)行分類。
按照塑料的分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)能很大程度影響材料地性質(zhì)，所以同一種分子結(jié)構(gòu)的材料有很多共性，按照同一種分子結(jié)構(gòu)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(jī)械性能大致可分為：
1 綜合機(jī)械性能較低的材料——通用塑料PE、PP、EEA、EVA、PVC；
2 綜合機(jī)械性能中等的材料——工程塑料PS、HIPS、ABS、AAS、ACSMBS、AS、BS、PMMA；
3 綜合機(jī)械性能較高的材料——結(jié)構(gòu)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(shí)，通用塑料與工程塑料之間并沒有嚴(yán)格的區(qū)分，通用工程塑料只要達(dá)到機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求，也有用于結(jié)構(gòu)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(xué)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(fā)生酯化反應(yīng)脫水縮合得到。目前，世界各國PET生產(chǎn)采用的技術(shù)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(huán)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(jìn)行酯交換反應(yīng)，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(jìn)行酯交換反應(yīng)，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(zhì)量的0.01％～0.05％。反應(yīng)過程中不斷排出副產(chǎn)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(jìn)行縮聚反應(yīng)，前縮聚釜中的反應(yīng)溫度為270℃，后縮聚釜中反應(yīng)溫度為270～280℃，加入少量穩(wěn)定劑以提高熔體的熱穩(wěn)定性?？s聚反應(yīng)在高真空(余壓不大于266Pa)及強(qiáng)烈攪拌下進(jìn)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(jìn)行縮聚反應(yīng)。該法的關(guān)鍵是解決TPA與乙二醇或1，4-丁二醇的均勻混合，提高反應(yīng)速度和制止醚化反應(yīng)。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(wěn)定性好的聚合物，可用于生產(chǎn)輪胎簾子線等較高質(zhì)量的制品。但該法對原料TPA的純度要求較高，TPA提純精制費(fèi)用大。
（3）EO法
該法直接用環(huán)氧乙烷與PTA反應(yīng)生成對苯二甲酸雙羥乙酯，再進(jìn)行縮聚反應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是可省掉環(huán)氧乙烷合成乙二醇的生產(chǎn)工序，設(shè)備利用率高，輔助設(shè)備少，產(chǎn)品也易于精制。缺點(diǎn)是環(huán)氧乙烷與TPA的加成反應(yīng)需在2～3MPa壓力下進(jìn)行，對設(shè)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(jìn)行過生產(chǎn)，但由于此法具有易爆，易燃、有毒等缺點(diǎn)，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(nèi)，從產(chǎn)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(chǎn)工藝，其主要特點(diǎn)是反應(yīng)過程中不需要加水和分散劑。聚合分2步進(jìn)行，第1步在預(yù)聚釜中加人定量的VCM單體、引發(fā)劑和添加劑，經(jīng)加熱后在強(qiáng)攪拌(相對第2步聚合過程)的作用下，釜內(nèi)保持恒定的壓力和溫度進(jìn)行預(yù)聚合。當(dāng)VCM的轉(zhuǎn)化率達(dá)到8%-12%停止反應(yīng)，將生成的“種子”送人聚合釜內(nèi)進(jìn)行第2步反應(yīng)。聚合釜在接收到預(yù)聚合的“種子”后，再加人一定量的VCM單體、添加劑和引發(fā)劑，在這些“種子”的基礎(chǔ)上繼續(xù)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(jìn)行聚合反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%~85%(根據(jù)配方而定)時(shí)終止反應(yīng)，并在聚合釜中脫氣、回收未反應(yīng)的單體，而后在釜內(nèi)汽提，進(jìn)一步脫除殘留在PVC粉料中的VCM，最后經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)將釜內(nèi)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(chǎn)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(yè)生產(chǎn)分兩個(gè)階段：第一階段氯乙烯單體經(jīng)乳液聚合反應(yīng)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(jīng)噴霧干燥得到產(chǎn)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(jīng)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(yè)上稱之為聚氯乙烯糊。
（3）懸浮法
懸浮聚合法生產(chǎn)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(hù)膠加以穩(wěn)定，并加入可溶于單體的引發(fā)劑或引發(fā)劑乳液，保持反應(yīng)過程中的反應(yīng)速度平穩(wěn)，然后升溫聚合，一般聚合溫度在45~70℃之間。使用低溫聚合時(shí)(如42~45℃),可生產(chǎn)高分子質(zhì)量的聚氯乙烯樹脂；使用高溫聚合時(shí)(一般在62~71℃)可生產(chǎn)出低分子質(zhì)量(或超低分子質(zhì)量)的聚氯乙烯樹脂。
近年來，為了提高聚合速度和生產(chǎn)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(xù)聚合。采用兩步法聚合的優(yōu)點(diǎn)是顯著縮短了聚合周期，生產(chǎn)出的樹脂具有良好的凝膠性能、模塑性能和機(jī)械強(qiáng)度。
相對于其他方法，采用懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)易于調(diào)節(jié)品種，生產(chǎn)過程易于控制，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，易于大規(guī)模組織生產(chǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，成為諸多生產(chǎn)工藝中最主要的生產(chǎn)方法。
另外，為進(jìn)一步提高懸浮法生產(chǎn)的通用樹脂和專用樹脂的質(zhì)量，提高產(chǎn)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(jìn)一步提高了聚合轉(zhuǎn)化率，縮短了聚合周期，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也開發(fā)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(yī)用樹脂、耐熱樹脂等?？梢?，各種專用料的開發(fā)是懸浮聚合樹脂發(fā)展的標(biāo)志，是提高產(chǎn)品使用性能、開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段。
3、聚丙烯
聚丙烯生產(chǎn)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(jìn)的生產(chǎn)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(shù)都采用本體法、氣相法或本體法和氣相法的組合工藝生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物，再串聯(lián)氣相反應(yīng)器系統(tǒng)(一個(gè)或兩個(gè))生產(chǎn)抗沖共聚物。這些工藝技術(shù)適應(yīng)了裝置大規(guī)模(20萬噸/年以上)和操作經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)品多樣性和高性能的要求，得到了比較廣泛的應(yīng)用。
我國聚丙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，目前已經(jīng)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(chǎn)工藝并舉，大中小型生產(chǎn)規(guī)模共存的生產(chǎn)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(chǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)縮痕的現(xiàn)象，這種問題的形成主要是由于在生產(chǎn)時(shí)潤滑劑的使用量過大導(dǎo)致的，由于潤滑劑用量過大導(dǎo)致塑料在成型時(shí)模具的溫度等都發(fā)生了巨大的改變，使塑料成品中出現(xiàn)縮痕問題。在塑料制品生產(chǎn)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(shí)需要利用模具周圍產(chǎn)生的壓力對塑料進(jìn)行塑性，然后形成成品。由于潤滑劑用量過大會導(dǎo)致同一模具的溫度不同，在塑性過程中，塑料的冷卻出現(xiàn)問題，致使塑料制品的凝固不均勻，縮痕問題就此產(chǎn)生。
2、欠注問題
欠注問題是塑料化工工藝中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。欠注問題的出現(xiàn)主要是由于在塑料化工工藝生產(chǎn)過程中，塑料沒有填滿整個(gè)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(xiàn)嚴(yán)重的問題，進(jìn)一步導(dǎo)致塑料制品的表面不光滑，甚至?xí)?dǎo)致塑料制品的表面出現(xiàn)缺口。應(yīng)該對塑料注入模具過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，并對原料的類別進(jìn)行分析，減少在化工工藝生產(chǎn)過程中出現(xiàn)欠注問題，進(jìn)一步提高塑料制品的質(zhì)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(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)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(fā)生位置是塑料制品與磨具之間的邊緣。同時(shí)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(fā)生。
五、塑料的7等級
在日常生活中，細(xì)心的朋友可能會發(fā)現(xiàn)，在塑料容器的底部都刻有小小的三角形標(biāo)志，三角框里面刻有數(shù)字1~7不等，你們知道每個(gè)編號背后都代表著什么規(guī)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(xué)性能，沖擊強(qiáng)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(fā)生熱變形，產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)。并且，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，長期使用這種塑料制品超過10個(gè)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(yīng)該立即進(jìn)行垃圾分類丟掉，不可以繼續(xù)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(fā)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(chǎn)品（如圖3）、白色藥瓶、護(hù)膚產(chǎn)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(jié)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(yīng)該控制在100℃以內(nèi)，在一下工業(yè)用品中，最高可耐110℃的高溫，若標(biāo)明食品用的塑料袋可用來盛裝食品。承裝清潔用品、沐浴產(chǎn)品的塑料容器可在小自清潔后重復(fù)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(xì)菌的溫床，清潔不徹底。因此，在日常生活中，最好不要循環(huán)使用高密度聚乙材質(zhì)的制品，應(yīng)該按時(shí)、及時(shí)更換，廢舊制品應(yīng)做好回收分類，防止污染環(huán)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(jié)構(gòu)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(wěn)定性差，在100℃以上或經(jīng)長時(shí)間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進(jìn)一步自動催化分解，引起變色，物理機(jī)械性能也迅速下降。
這種塑料可塑性好、價(jià)格便宜，但是，用該材質(zhì)制成的塑料制品容易產(chǎn)生兩種有毒有害物質(zhì)：一是生產(chǎn)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(zhì)。這兩種物質(zhì)在遇到高溫和油脂時(shí)容易析出，有毒物隨食物進(jìn)入人體后，容易致癌。因此，使用時(shí)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(yīng)器，在引發(fā)劑的作用下以高壓壓縮進(jìn)行聚合反應(yīng)，從反應(yīng)器出來的物料，經(jīng)分離器除去未反應(yīng)的乙烯之后，經(jīng)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(chǎn)品，還用于注塑制品，醫(yī)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(qiáng)，合格的PE保鮮膜在溫度超過110℃時(shí)會出現(xiàn)熱熔現(xiàn)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(zhì)溶解出來，對人體健康產(chǎn)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(jié)晶的熱塑性塑料。具有較高的耐沖擊性，機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)韌，抗多種有機(jī)溶劑和酸堿腐蝕。在工業(yè)界有廣泛的應(yīng)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(zhì)制成，耐130℃高溫，透明度差，這是唯一可以直接放進(jìn)微波爐里面加熱的塑料盒，經(jīng)過清潔干凈后可重復(fù)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(jìn)微波爐。06號PS聚苯乙烯的外觀容易與05號PP區(qū)分開來，因此，為保險(xiǎn)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(jīng)加聚反應(yīng)制得的產(chǎn)物，最早是由天然樹脂香脂中的一種揮發(fā)性油得到的。聚苯乙烯對酸、堿、鹽、礦物油、有機(jī)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(jī)溶劑中發(fā)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(shí)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(fā)泡快餐盒的材質(zhì)。又耐熱又抗寒，但不能放進(jìn)微波爐中，以免因溫度過高，釋出化學(xué)物。并且不能用于盛裝強(qiáng)酸如柳橙汁、強(qiáng)堿性物質(zhì),因?yàn)闀纸獬鰧θ梭w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?yàn)楹须p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(zhuǎn)化成塑料結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),則可能會釋出而進(jìn)入食物或飲品中。因此,在使用此塑料容器時(shí)要嚴(yán)格按說明書盛裝食品用正確的方法存
放和消毒避免反復(fù)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(yīng)以水瓶盛熱水。如果你的水壺編號為,下列方法可降低風(fēng)險(xiǎn)使用時(shí)勿加熱 ,勿在陽光下直射。不用洗碗機(jī)、烘碗機(jī)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?yàn)樗芰现破繁矶绻屑?xì)微的坑紋,容易藏細(xì)菌。避免反復(fù)使用已經(jīng)老化的塑料器具。

 
 

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