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【知识】塑料分类及塑料的7个等级

  塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物,其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,主要由树脂以及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的主要成分是树脂,树脂约占塑料总重量40%~100%,塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯等。

  塑料(如图1)是非常重要的有机合成高分子材料,应用非常广泛。如果我们能详细了解塑料的组成及分类,不仅能帮助我们科学地使用塑料制品,也有利于塑料的分类回收,并有效控制和减少白色污染。

  塑料的分类非常复杂,按用途分类可分为通用塑料、工程塑料、特种塑料三种类型;按理化分类可分为热固性塑料、热塑性塑料两种类型;按成型方法分类可分为模压、层压、注射、吹塑、挤出、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。下面按照塑料的分子结构和机械性能两个大方面对塑料进行分类。

  2 聚苯乙烯类塑料(它也是聚烯烃塑料,因种类多,重要,单列),如:PS、HIPS、ABSAAS、ACS、MBS、AS;

  在高分子中,分子地结构能很大程度影响材料地性质,所以同一种分子结构的材料有很多共性,按照同一种分子结构来划分,可以帮助读者更好地理解塑料的性能。

  1 综合机械性能较低的材料——通用塑料PE、PP、EEA、EVA、PVC;

  3 综合机械性能较高的材料——结构工程塑料PA、POM、NORYL、PC、PET、PBT;

  材料本身的特性决定着它适合做什么用途,其实,通用塑料与工程塑料之间并没有严格的区分,通用工程塑料只要达到机械结构的要求,也有用于结构方面的。

  聚对苯二甲酸乙二醇酯为高分子聚合物,化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]n-,对苯二甲酸乙二醇酯可由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应脱水缩合得到。目前,世界各国PET生产采用的技术路线种。分别为:酯交换缩聚法(DMT法)、直接酯化缩聚法(PTA法)和环氧乙烷法(EO法)。

  采用对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)进行酯交换反应,然后缩聚成为PET。该法主要包括两步:首先是对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇或1,4-丁二醇在催化剂存在下进行酯交换反应,生成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)或双羟丁酯,常用的催化剂为锌、钴、锰的醋酸盐,或它们与三氧化二锑的混合物,其用量为DMT质量的0.01%~0.05%。反应过程中不断排出副产物甲醇。第二步为生成的BHET或双羟丁酯,在前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应,前缩聚釜中的反应温度为270℃,后缩聚釜中反应温度为270~280℃,加入少量稳定剂以提高熔体的热稳定性。缩聚反应在高线Pa)及强烈搅拌下进行,才能获得高分子量的聚酯。

  该法用高纯度对苯二甲酸(TPA)与乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯,然后进行缩聚反应。该法的关键是解决TPA与乙二醇或1,4-丁二醇的均匀混合,提高反应速度和制止醚化反应。与酯交换缩聚法相比,该法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步骤,更易制得分子量大、热稳定性好的聚合物,可用于生产轮胎帘子线等较高质量的制品。但该法对原料TPA的纯度要求较高,TPA提纯精制费用大。

  该法直接用环氧乙烷与PTA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯,再进行缩聚反应。其优点是可省掉环氧乙烷合成乙二醇的生产工序,设备利用率高,辅助设备少,产品也易于精制。缺点是环氧乙烷与TPA的加成反应需在2~3MPa压力下进行,对设备要求苛刻,因而影响该法的广泛使用。日本过去曾用此法进行过生产,但由于此法具有易爆,易燃、有毒等缺点,目前已淘汰。

  聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成,聚合度n一般在500~20000范围内,从产品分类看,PVC属于三大合成材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)中的合成树脂类。目前,聚氯乙烯按聚合方法分四大类:悬浮法聚氯乙烯,乳液法聚氯乙烯、本体法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。

  本体法聚合生产工艺,其主要特点是反应过程中不需要加水和分散剂。聚合分2步进行,第1步在预聚釜中加人定量的VCM单体、引发剂和添加剂,经加热后在强搅拌(相对第2步聚合过程)的作用下,釜内保持恒定的压力和温度进行预聚合。当VCM的转化率达到8%-12%停止反应,将生成的“种子”送人聚合釜内进行第2步反应。聚合釜在接收到预聚合的“种子”后,再加人一定量的VCM单体、添加剂和引发剂,在这些“种子”的基础上继续聚合,使“种子”逐渐长大到一定的程度,在低速搅拌的作用下,保持恒定压力进行聚合反应。当反应转化率达到60%~85%(根据配方而定)时终止反应,并在聚合釜中脱气、回收未反应的单体,而后在釜内汽提,进一步脱除残留在PVC粉料中的VCM,最后经风送系统将釜内PVC粉料送往分级、均化和包装工序。

  乳液聚合方法的最终产品为制造聚氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊树脂(E-PVC),工业生产分两个阶段:第一阶段氯乙烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯胶乳,它是直径0.1~3微米聚氯乙烯初级粒子在水中的悬浮乳状液。第二阶段将聚氯乙烯胶乳,经喷雾干燥得到产品聚氯乙烯糊树脂,它是初级粒子聚集而成得的直径为1~100微米,主要是20~40微米的聚氯乙烯次级粒子。这种次级粒子与增塑剂混合后,经剪切作用崩解为直径更小的颗粒而形成不沉降的聚氯乙烯增塑糊,工业上称之为聚氯乙烯糊。

  悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂的一般工艺过程是在清理后的聚合釜中加入水和悬浮剂、抗氧剂,然后加入氯乙烯单体,在去离子水中搅拌,将单体分散成小液滴,这些小液滴由保护胶加以稳定,并加入可溶于单体的引发剂或引发剂乳液,保持反应过程中的反应速度平稳,然后升温聚合,一般聚合温度在45~70℃之间。使用低温聚合时(如42~45℃),可生产高分子质量的聚氯乙烯树脂;使用高温聚合时(一般在62~71℃)可生产出低分子质量(或超低分子质量)的聚氯乙烯树脂。

  近年来,为了提高聚合速度和生产效率,国外还研究成功两步悬浮聚合工艺,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单体继续聚合。采用两步法聚合的优点是显着缩短了聚合周期,生产出的树脂具有良好的凝胶性能、模塑性能和机械强度。

  相对于其他方法,采用悬浮法PVC生产技术易于调节品种,生产过程易于控制,设备和运行费用低,易于大规模组织生产而得到广泛的应用,成为诸多生产工艺中最主要的生产方法。

  另外,为进一步提高悬浮法生产的通用树脂和专用树脂的质量,提高产品的专用化、市场化水平,国外厂家在聚合工艺的工艺条件及配料体系等方面做了大量的研究工作,进一步提高了聚合转化率,缩短了聚合周期,提高了生产效率,同时也开发出一系列性能好、易于加工的PVC专用树脂如:超高(或超低)聚合度树脂、高表观密度树脂、无皮树脂、耐辐射树脂、医用树脂、耐热树脂等。可见,各种专用料的开发是悬浮聚合树脂发展的标志,是提高产品使用性能、开发新的应用领域的重要手段。

  聚丙烯生产工艺主要有溶液法、淤浆法、本体法、气相法和本体-气相法组合工艺5大类。目前世界上比较先进的生产工艺主要是气相法工艺和本体-气相法组合工艺,这些工艺技术都采用本体法、气相法或本体法和气相法的组合工艺生产均聚物和无规共聚物,再串联气相反应器系统(一个或两个)生产抗冲共聚物。这些工艺技术适应了装置大规模(20万吨/年以上)和操作经济性、产品多样性和高性能的要求,得到了比较广泛的应用。

  我国聚丙烯的工业生产始于20世纪70年代,经过三十多年的发展,目前已经基本上形成了间歇式本体法、本体法、本体-气相法、气相法等多种生产工艺并举,大中小型生产规模共存的生产格局。

  在塑料化工工艺生产过程中经常会出现缩痕的现象,这种问题的形成主要是由于在生产时润滑剂的使用量过大导致的,由于润滑剂用量过大导致塑料在成型时模具的温度等都发生了巨大的改变,使塑料成品中出现缩痕问题。在塑料制品生产过程中,通常都是将塑料加热使其融化,并将其引流到各种磨具之中,同时需要利用模具周围产生的压力对塑料进行塑性,然后形成成品。由于润滑剂用量过大会导致同一模具的温度不同,在塑性过程中,塑料的冷却出现问题,致使塑料制品的凝固不均匀,缩痕问题就此产生。

  欠注问题是塑料化工工艺中经常出现的问题。欠注问题的出现主要是由于在塑料化工工艺生产过程中,塑料没有填满整个模具或塑料与模具之间的缝隙较大,使塑料在冷却凝固过程中塑料制品的表面出现严重的问题,进一步导致塑料制品的表面不光滑,甚至会导致塑料制品的表面出现缺口。应该对塑料注入模具过程进行严格监管,并对原料的类别进行分析,减少在化工工艺生产过程中出现欠注问题,进一步提高塑料制品的质量。

  与欠注问题一样,飞边问题也是在塑料化工工艺生产中经常出现的问题。这种问题的成因主要是在模具中塑料注入过多引起的,这种问题的主要发生位置是塑料制品与磨具之间的边缘。同时模具的锁模能力较小与排气孔等问题都可能造成飞边问题的发生。

  在日常生活中,细心的朋友可能会发现,在塑料容器的底部都刻有小小的三角形标志,三角框里面刻有数字1~7不等,你们知道每个编号背后都代表着什么规格的塑料容器吗?下面为你们一一讲解。

  聚对苯二甲酸乙二醇酯是生活中常见的一种树脂,具有良好的力学性能,冲击强度是其他薄膜的3~5倍,耐折性好,透明度高,可阻挡紫外线,光泽性好。由其制成的透明塑料瓶常被称为“宝特瓶”。这种塑料通常最高耐热温度为65℃,最低耐冷为-20℃,所以说,它一般只适用于装常温液体或者偏低温液体。如果盛装高温液体或者对其直接加热,则易发生热变形,产生对人体有害的物质。并且,科学家发现,长期使用这种塑料制品超过10个月后,可能释放出致癌物,对人体具有毒性。因此,这种塑料瓶用完应该立即进行垃圾分类丢掉,不可以继续用来作为水杯,也尽量不要做储物容器盛装其它物品,以免引发健康问题,得不偿失。

  高密度聚乙烯的常见用途:清洁用品、沐浴产品(如图3)、白色药瓶、护肤产品的塑料容器以及目前超市中使用的塑料袋等。

  高密度聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂,其熔化温度在120~160℃之间,一般的使用温度应该控制在100℃以内,在一下工业用品中,最高可耐110℃的高温,若标明食品用的塑料袋可用来盛装食品。承装清洁用品、沐浴产品的塑料容器可在小自清洁后重复使用,但这些容器通常不好清洗,残留原有的清洁用品,变成细菌的温床,清洁不彻底。因此,在日常生活中,最好不要循环使用高密度聚乙材质的制品,应该按时、及时更换,废旧制品应做好回收分类,防止污染环境,造成二次污染。

  聚氯乙烯是无定形结构的白色粉末,其支化度较小,相对密度1.4左右,玻璃化温度77~90℃,170℃左右开始分解,对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降。

  这种塑料可塑性好、价格便宜,但是,用该材质制成的塑料制品容易产生两种有毒有害物质:一是生产过程中没有被完全聚合的单分子氯乙烯,二是增塑剂中的有害物质。这两种物质在遇到高温和油脂时容易析出,有毒物随食物进入人体后,容易致癌。因此,使用时千万不要让它受热。

  低密度聚乙烯的常见用途:保鲜膜、塑料膜(如图5)等。低密度聚乙烯又称高压聚乙烯,是一种塑料材料,以乙烯为原料,送入反应器,在引发剂的作用下以高压压缩进行聚合反应

  ,从反应器出来的物料,经分离器除去未反应的乙烯之后,经熔融挤出造粒,干燥、掺合,它适合热塑性成型加工的各种成型工艺,成型加工性好。低密度聚乙烯的主要用途是作薄膜产品,还用于注塑制品,医疗器具,药品和食品包装材料,吹塑中空成型制品等。这种塑料做的保鲜膜的耐热性不强,合格的PE保鲜膜在温度超过110℃时会出现热熔现象,留下一些人体无法分解的塑料制剂,如果用保鲜膜包裹食物直接加热,高温下,食物中的油脂很容易将保鲜膜中的有害物质溶解出来,对人体健康产生危害。因此,把食物放入微波炉前,最好先取包裹着的保鲜膜。

  聚丙烯是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用,是平常常见的高分子材料之一。澳大利亚的钱币也使用聚丙烯制作。

  微波炉餐盒采用这种材质制成,耐130℃高温,透明度差,这是唯一可以直接放进微波炉里面加热的塑料盒,经过清洁干净后可重复使用。需要特别注意的是,一些微波炉餐盒,盒体以05号PP制造,但盒盖却以06号PS聚苯乙烯制造,PS的透明度好,但其不耐高温,所以其不能与盒体一并放进微波炉。06号PS聚苯乙烯的外观容易与05号PP区分开来,因此,为保险起见,容器放入微波炉前,先把盖子取下来。

  聚苯乙烯是苯乙烯单体经加聚反应制得的产物,最早是由天然树脂香脂中的一种挥发性油得到的。聚苯乙烯对酸、碱、盐、矿物油、有机酸、低级醇等具有良好的耐腐蚀性,但在丙酮、酯类、芳香烃等有机溶剂中发生软化或溶解。绝缘性好、透明、折光率高、耐水、着色性好,可制成各种色彩鲜艳的塑料制品。熔融时流动性非常好,易于加工,可模塑、挤塑成型。

  聚苯乙烯可作为制造碗装泡面盒、发泡快餐盒的材质。又耐热又抗寒,但不能放进微波炉中,以免因温度过高,释出化学物。并且不能用于盛装强酸如柳橙汁、强碱性物质,因为会分解出对人体不好的聚苯乙烯。

  是被大量使用的一种材料,尤具多用于制造奶瓶、太空杯等,因为含有双酚八而备受争议。专家指出,理论上,只要在制作的过程中,双酚百分百转化成塑料结构,便表示制品完全没有双酚入,更谈不上释出。只是,若有小量双酚没有冻专化成的塑料结构,则可能会释出而进入食物或饮品中。因此,在使用此塑料容器时要严格按说明书盛装食品用正确的方法存

  放和消毒避免反复使用已老化或有破损的制品。中残留的双酚,温度愈高,释放愈多,速度也愈快因此,不应以水瓶盛热水。如果你的水壶编号为,下列方法可降低风险使用时勿加热 ,勿在阳光下直射。不用洗碗机、烘碗机清洗水壶。第一次使月前,用小苏打粉加温水清洗,在室温中白然烘干。如果容器有任何摔伤或破损,建议停止使用,因为塑料制品表而如果有细微的坑纹,容易藏细菌。避免反复使用已经老化的塑料器具。

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