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化學就在你身邊-家中的塑膠知多少?


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更新日期:2019610
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初中化學大師

顧名思義,塑膠是指可以塑造的材料,或者說具有可塑性的材料,應該包括陶土和石膏之類。而目前塑膠的概念已經專指高分子合成材料。所謂可塑性,就是指當材料在一定溫度和壓力下,受到外力作用時可產生形變,而當外力去除後仍能保持受力時的狀態。高分子塑膠具有比重輕、強度高、化學效能穩定、電絕緣性好、耐摩擦等優點。目前已廣泛地代替木材、不鏽鋼、有色金屬和部分鋼材。民用塑膠應用廣泛,在我們家家戶戶中使用著。

目前全世界已規模生產的塑膠品種達300餘種,所有這些品種我國都能生產,其中產量最大的是聚乙烯和聚氯乙烯。塑膠的品種可歸為3類:通用塑膠、工程塑膠和特種塑膠。常見的通用塑膠有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和有機玻璃5種。

1.聚乙烯(PE)

聚乙烯的原料為乙烯,也可以稱乙烯為聚乙烯的單體。聚乙烯是飽和烴,結構與石蠟相似,所以化學性質非常穩定,除氧化性酸(如HNO3)外,它能耐大多數酸鹼的侵蝕。在60℃以下,不溶於任何溶劑,又因為它的分子鏈中不含有極性基團,因此吸水性極低,並具有優良的介電效能。

聚乙烯可用一般熱塑性塑膠的成型方法加工,例如:可用吹塑法制成薄膜,由於不含有害物質,聚乙烯是全球範圍允許使用的食品袋等包裝材料;可用擠出法制成各種管材、板材、電線絕緣層;可用擠出吹塑法制成各種瓶子、容器、玩具;可用各種塗刮法將聚乙烯塗布於各種紙張或織物表面,或噴塗於金屬材料表面成為保護層。聚乙烯的主要缺點是易受熱和與氧的作用而老化。把聚乙烯進行輻射處理,分子間有了適度交聯,使它的保形性、回彈性、耐熱性、電絕緣性都有進一步的改善。它的應用已擴大到電容器及變壓器等絕緣材料、飛機和溼度較高的材料上。

2.聚氯乙烯

聚氯乙烯的英文縮寫為「PVC」。聚氯乙烯是工業化較早的塑膠品種之一,現在仍是國內外產量最大的塑膠品種。同時,它也是與日常生活關係最為密切的塑膠,如雨衣、鞋、提包、檯布等。聚氯乙烯的熱穩定性較差,在加工中會分解出少量氯化氫和氯乙烯氣體,氯乙烯有致癌作用,而氯化氫又是使樹脂進一步分解的催化劑。為此,在加工中除加入增塑劑之外,還要加入鹼性穩定劑以抑制樹脂分解。增塑劑有鄰苯二甲酸酯、磷酸酯等,穩定劑有硬脂酸鉛、鋇、鋅鹽。根據加入的增塑劑量的多少不同,聚氯乙烯塑膠可以加工成硬製品(如板、管)和軟製品(如薄膜、日用品)。聚氯乙烯塑膠的突出優點是耐化學腐蝕、不燃性、成本低和加工容易,所以廣泛用於製造農用和民用薄膜、導線和電纜、板材管材、化工防腐裝置、隔音絕熱泡沫塑膠、大量的包裝材料及日常生活用品。

3.聚丙烯

聚丙烯因其英文常用縮寫「PP」來表示。聚丙烯通常為半透明無色固體,由於結構規整而高度結晶化,熔點高達167℃,因此耐熱、製品可用蒸氣消毒是其突出優點。無毒,無味,

密度小,強度、剛度、硬度及耐熱性均優於低壓聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的電效能和高頻絕緣性,不受溼度影響,但低溫時變脆、不耐磨、易老化。適於製作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、鹼有機溶劑對它幾乎不起作用,可用於食具。加入混凝土或砂漿中可有效地控制混凝土(砂漿)固塑性收縮、幹縮、溫度變化等因素引起的微裂縫。聚丙烯還可製成手拎袋或行李袋等。

化學就在你身邊-家中的塑膠知多少?

4.聚苯乙烯

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聚苯乙烯的英文簡稱為「PS」。聚苯乙烯由於有良好的高頻絕緣效能,而且透明無毒,是目前第三大塑膠產品。

聚苯乙烯有很好的加工效能,可採用常用的塑膠加工方法制成薄膜、容器、玩具、發泡材料等。它也有良好的絕緣效能,常用於電容器絕緣層和電氣零件。聚苯乙烯的發泡材料質輕,不透油,不透水,可以用作快餐食品包裝材料。然而,由於它不能降解,汙染環境,已被禁止使用。

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5.有機玻璃

有機玻璃和傳統的玻璃毫無關係,從名稱上看無法知道它是一種什麼樣的物質。其實,這種高分子透明材料的化學名稱叫聚甲基丙烯酸甲酯,英文簡稱為「PMMA」,由甲基丙烯酸甲酯聚合而成。這是一種透明材料,其透明度比無機矽酸鹽玻璃還要好,同樣做成1米厚的材料,無機玻璃已經不透明,但有機玻璃依然透明。

如果在生產有機玻璃時加入各種染色劑,就可以聚合成為彩色有機玻璃;如果加入螢光劑(如硫化鋅),就可聚合成螢光有機玻璃;如果加入人造珍珠粉(如鹼式碳酸鉛),則可製得珠光有機玻璃。有機玻璃在製作模型和廣告燈箱上有極廣的用途。生活中人們的衣服紐扣和髮夾等也都用它來製作。

有機玻璃的相對分子質量大約為200萬,是長鏈的高分子化合物,而且形成分子的鏈很柔軟,因此,有機玻璃的強度比較高,抗拉伸和抗衝擊的能力要比普通玻璃高7~18倍。它可用作防彈玻璃、軍用飛機的座艙蓋。有機玻璃在醫學上還有一個絕妙的用處,那就是製造人工角膜。現在用有機玻璃製作的人工角膜已經普遍用於臨床。

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