塑料

-{塑料}-(plastic material)或塑性体(plastomer),又称塑-{}-胶(plastics),是以一种或多种合成树脂或半合成树脂为主要组分,添加各种不同功能的辅料(adjuvant material)后,经由加热、加压等混炼加工成型的固体高分子聚合物材料。塑料的玻璃化温度或结晶聚合物熔点在室温以上,其刚性(rigidity)或柔性(flexibility)主要取决于分子结构(主链、支化)、结晶度、转变温度和辅料。

虽然大多数制造塑料的原料是天然气和石油,但少数塑料是用聚乳酸等可再生资源生产的。塑料在制造初期,分子尚未完全交联,可在一定温度流动并充满模具成型为各种形状制品,加入辅料制为成品后,再加热则不一定具有此可塑性(plasticity)。辅料或助剂、添加剂,种类繁多,有:增塑剂、稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、润滑剂、着色剂等。

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塑料分類的方式有許多種。常用聚合物中骨架及側鏈的化學結構來分類。其中重要的有丙烯醯基塑料、聚酯塑料、矽氧樹脂、聚氨酯及含鹵素的塑料。塑料也可以依合成時的反應來分類,例如縮合反應、聚合加成及交聯反應。

塑膠最早來自於1850年代的英國,自從被開發以來,各方面的用途日益廣泛。

熱塑性塑料及热固性塑料
塑料可以依加熱後是否軟化分為兩種,分別是熱塑性塑料及热固性塑料。

熱塑性塑料在加熱後其成份不會有化學變化,因此可以反覆的模塑。這類的塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。常見的熱塑性塑料分子量約在20,000到500,000 amu之間。

热固性塑料只能熔化成型一次,當受热固化定型之後,就無法再重新加熱成型。也有公司開發了生物可分解添加物以加速塑膠的分解。

天然及合成
天然塑料包括了天然橡膠、乳胶(可用於製作口香糖)、蟲膠、硝化纤维等,但現今大部份塑料都是石化工業的產物。

生物塑料
由於石油的有限存量以及全球暖化的問題,促使了生物塑料之研發,是来自于可再生的生物质来源的塑料,如来自于植物油,玉米淀粉,豌豆淀粉等。

估計世界上軟包裝材的年消耗量是1230萬噸,其中利用生物相關材料有32.7萬噸。

结晶及无定型
有些塑膠其分子結構為半结晶聚合物,其化學結構一半是晶質,另一半是无定型,因此同時有熔點(克服分子間作用力的溫度)及一個或多個玻璃转化温度(局部的分子彈性显著增加的溫度)。這類的半结晶塑膠包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯和某些聚氨酯。

許多塑膠是完全的无定形体,包括聚苯乙烯及其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯及所有熱固性塑膠。也有一些塑膠屬於

塑膠的表面裝飾
一般來說,塑膠製品的表面比較難有變化,因此需要採用噴塗、電鍍等二次加工技術來裝飾表面,增加產品的價值感。不過噴塗、電鍍技術對環境會造成汙染。近幾年出現的IMD技術,因為較傳統二次加工技術更環保,並且可以在塑料射出成型的同時就完成圖案印刷,較省人力與時間成本。IMD技術一般包括三種:IMR(In-Mold Decoration by Roller;模內轉印)、IML(In-Mold Labling;模內標籤)、IMF(薄膜成型)。IMR目前已廣為筆記型電腦與智慧型手機所採用。

生態災難
據綠色和平最近的研究顯示,自從2017年12月31日中國收緊洋垃圾進口的禁令起,馬來西亞、泰國和越南迅速成為新的「垃圾崗」。單是2018年,馬來西亞接收近100萬噸,主要來自美國、日本和德國的廢塑膠。此舉令許多亞洲地區的鄉郊淪為塑膠垃圾棄置場,傷害自然環境。

其他問題
塑料生產商常在包裝上含糊地稱產品為樹脂,即使明明是人造樹脂/合成樹脂。一般人很易受誤導以為是天然樹脂而放心購買和使用。許多生產商也未有清楚列出製造產品時加入的各式有害化學品。

由於塑料大量生產,價錢便宜,顏色選擇多,所有人們也大量使用塑料用品,以致常在未了解某些塑料的實際特性的情況下不當地使用塑料。例如,有些塑料不宜加熱或用來存放酸性飲品食品,有些塑料不宜受陽光照射等,否則成份會不穩定而釋出。由於無即時危險,以致塑料產品中各種有害物質已從不同途徑,尤其是飲食,進入和污染人體。

最常用的塑料

  • Polypropylene(PP)聚丙烯:

:食品包裝、家用電器、汽車配件(如保險桿)。

  • Polystyrene(PS)聚苯乙烯:

:包裝材料、食品包裝、一次性杯子、盤子、餐具、CD和DVD文件夾。

  • High impact polystyrene(HIPS)高衝擊聚苯乙烯:

:包裝材料、一次性杯子。

  • Acrylonitrile butadiene styrene(ABS)ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物):

:涵蓋電子設備(如顯示器、打印機、鍵盤)。

  • Polyethylene terephthalate(PET)聚對苯二甲酸乙二酯:

:飲料瓶、薄膜、包裝。

  • Polyester(PES)聚酯:

:纖維、紡織品。

  • Polyamides(PA)聚酰胺:

:纖維生產、高爾夫球、釣魚線、汽車塗料。

  • Polyvinyl chloride(PVC)聚氯乙烯:

:管件生產(水管、电工套管)、浴簾、窗框和地板覆蓋物。

  • Polyurethanes(PU)聚氨酯:

:泡沫保溫、防火、滅火泡沫。

  • Polycarbonate(PC)聚碳酸酯:

:光碟、太陽鏡、防護罩、安全眼鏡、指示燈、鏡片。

  • Polyvinylidene chloride(PVDC)聚二氯乙烯:

:包裝(食品和藥品)。

  • Polyethylene(PE)聚乙烯:

:薄膜、包裝袋(一般常見塑膠袋)、填裝瓶(如沐浴乳、清潔劑)、水管。

  • Polycarbonate/Acrylonitrile Butadiene Styrene(PC/ABS)聚碳酸酯 / ABS樹脂:

:融合了PC和ABS塑膠,更為堅固。用於汽車內裝和外部配件、手機外殼。

特殊用途的塑料

  • Polymethyl methacrylate(PMMA)聚甲基丙烯酸甲酯:

:隱形眼鏡,玻璃(如有機玻璃)。

  • Polytetrafluoroethylene(PTFE)聚四氟乙烯:

:耐熱,低摩擦塗層:不沾塗層的不沾鍋、水電工用的密封膠带、游乐场的滑水道等。

  • Polyetheretherketone(PEEK)聚醚醚酮:

:化學和耐熱熱塑性塑膠,生物相容性高,使用醫療植入,航空航太製品。其中為最昂貴的商業聚合物。

  • Polyetherimide(PEI)聚醚亞醯胺:

:具有耐高溫,化學性質穩定,不結晶聚合物。

  • Phenolics(PF)酚醛樹脂:

:俗稱電木,高模量,相對耐熱,耐火和優良的聚合物。用於電氣設備絕緣部件,紙層壓製品,熱絕緣泡沫材料。它是一種熱固性塑料,可以通過熱成型和壓力時,混合填充物般的木粉,也可以投在其剩餘的液態形式或轉換為泡沫。問題包括自然成型的機率是暗的顏色(紅,綠,棕),並作為熱固性難以回收。

  • Urea-formaldehyde(UF)尿素甲醛树脂:

:餐具、裝飾品、電器零件、配電器具、電話筒、汽車零件、合板、接著劑、塗料、按鈕、容器、麻將牌、時針盤、筷子、衣釦、瓶蓋等。

  • Melamine formaldehyde(MF)三聚氰胺-甲醛树脂:

:玻璃、餐具、裝飾品、電器配件及外殼、配電盤、機械零件、汽車零件、麗光板、塗料、接著劑、容器、紙、布的樹脂加工。

  • Polylactic acid(PLA)聚乳酸:

:一個可由微生物分解,由玉米澱粉轉化。目前市面上可看到的,如水選蛋的透明盒子。

參見

  • 模具

*射出成型機
*注射製模
*塑料污染
*自修复材料
*有機發光二極體
*塑料瓶
*被塑-{}-膠

参考文献
引用
来源
; 书籍

  • 《塑膠物性入門》,陳世春 譯,復漢出版社.

延伸阅读
外部連結
*[https://web.archive.org/web/20090211153545/http://plastic.me.ntu.edu.tw/STUDY/study_multi.htm 國立台灣大學 塑膠加工實驗室]
*[http://www.pidc.org.tw/Pages/default.aspx 財團法人塑膠工業技術發展中心(Plastics Industry Development Center)]

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