塑料

塑料是指以高分子量的合成树脂为主要组分，加入适当添加剂，如增塑剂、稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、润滑剂、着色剂等，经加工成型的塑性（柔韧性）材料，或固化交联形成的刚性材料塑料最早来自于1850年代的英国。自从塑料被开发以来，各方面的用途日益广泛。一个用来指聚合材料的通用词语，材料中可能包括其他可以提升性能或降低成本的物质注1：使用此一词语而不用聚合物（polymer）的原因是后者常造成困扰，因此不建议使用。注2：在聚合物工程中，此一词语是指可以混合，而且在特定条件下可以应用流动特性在制造上的材料塑料分类的方式有许多种。常用聚合物中骨架及侧链的化学结构（英语：Chemical structure）来分类。其中重要的有丙烯酰基塑料、聚酯塑料、硅氧树脂、聚氨酯及含卤素的塑料。塑料也可以依合成时的反应来分类，例如缩合反应、聚合加成及交联反应。塑料可以依加热后是否软化分为两种，分别是热塑性塑料及热固性塑料。热塑性塑料在加热后其成分不会有化学变化，因此可以反复的模塑。这类的塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。常见的热塑性塑料分子量约在20,000到500,000 amu之间。热固性塑料只能熔化成型一次，当受热固化定型之后，就无法再重新加热成型。在热固程序中发生了不可逆的化学反应。像橡胶的硫化就是一种热固程序。在硫化加热前，橡胶是有粘性、略有流动性的物质，但在硫化后聚异戊二烯变成没有粘性的固体。像酚醛塑料、脲醛塑料也都是热固性塑料。热固性塑料的分子量一般假设是无限大。其他分类会依在制造或是产品设计有关的特性来分类，例如产量大的通用塑料、弹性体、结构应用（工程塑料，像聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚酰胺、聚甲醛等）、生物可分解性或是其导电性等。塑料也可以依其物理性质分类，例如密度、拉伸强度、玻璃转化温度。也有些特殊用途的特种塑料，如医用塑料、导电塑料、耐高温塑料等。生物降解的塑料在暴露在特定自然界的环境条件或生物条件下，会自然降解。特定的条件可能包括暴露在太阳下、遇水或湿气、细菌、酶、风的磨耗等环境条件（环境降解），也可能是在有啮齿动物，害虫或昆虫攻击等生物条件下。有些型式的塑料降解需要让塑料暴露在阳光下，有些则是要在在垃圾填埋场或堆肥中才会降解。淀粉颗粒曾加在塑料中以加快其降解，但仍然无法使塑料完全分解。有些研究者利用基因工程已改良一种细菌，可以合成完全可以生物降解的塑料，但这种材料（聚羟基丁酸酯）到2013年为止仍非常昂贵。也有公司开发了生物可分解添加物以加速塑料的降解。天然塑料包括了天然橡胶、乳胶（可用于制作口香糖）、虫胶、硝化纤维等，但现今大部分塑料都是石化工业的产物。由于石油的有限存量以及全球暖化的问题，促使了生物塑料之研发，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。估计世界上软包装材的年消耗量是1230万吨，其中利用生物相关材料有32.7万吨。有些塑料其分子结构为半结晶聚合物，其化学结构一半是晶质，另一半是无定型，因此同时有熔点（克服分子间作用力的温度）及一个或多个玻璃转化温度（局部的分子弹性显著增加的温度）。这类的半结晶塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯和某些聚氨酯。许多塑料是完全的无定形体，包括聚苯乙烯及其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯及所有热固性塑料。也有一些塑料属于液晶聚合物（英语：Liquid crystal polymer）。主要包括有机聚合物塑料，绝大多数的这些聚合物的基础上单独或与氧，硫，氮以及碳原子链。骨干是链上的主要“路径”，一起把大量的重复单位的一部分。定制塑料，不同的分子团骨干的“挂起”（通常他们是“挂”作为单体的一部分之前，单体连接在一起，形成高分子链）的属性。这些“侧链”的结构，影响聚合物的性能。这种重复单元的分子结构的聚合物性能的微调，使塑料成为二十一世纪的世界中不可或缺的一部分。大多数塑料含有其他有机或无机化合物，混合添加剂的范围从零百分比（为用于包装食品），某些电子应用超过50％的聚合物量。添加剂的平均含量是聚合物重量的20％。填料改善性能和/或降低生产成本。稳定的添加剂包括阻燃剂，降低材料的可燃性。许多塑料中含有填料，相对惰性的，廉价的材料，使产品变得便宜。通常情况下，填料是在原产地的矿产，如粉笔。一些填充物有化学活性，被称为增强剂。由于许多塑料经过聚合后硬度极大，难以加工或作为一般材料使用，因此增加增塑剂（或名塑化剂），用来增加柔软性及弹性。增塑剂是一种常使用的添加剂，但大部分的增塑剂对人体有生殖毒性，至目前为止仍对于增塑剂种类及使用与否有极大的争议。塑料的原始目标是用为电绝缘物，自从发现电木以来，屡经改良，塑料大有助于超高压的发展和薄膜电子零件的进步。自面世以来，塑料得到广泛应用，但同时亦产生严重的环境问题。塑料垃圾难以自然分解，导致固体废物的增加；若流入海洋中，亦会导致海洋生物误食、窒息、中毒等，影响海洋生态；焚化塑料垃圾亦会造成空气污染，部分塑料，如聚氯乙烯（PVC）和聚碳酸酯（Polycarbonates）在某些条件下或会释出有害物质或内分泌干扰素，危害生物的生育机能。因此，减少使用塑料成为环境保护中一项重要的工作。为方便塑料的回收，美国塑料工业协会（The Society of the Plastics Industry, Inc., USA）提出利用塑料类型来分类的标签系统：“合成树脂识认码”（Resin Identification Code，常译为“塑料材料编码”或“塑料编码”）。可回收的塑料容器均会附有一个以三个箭号围绕而成的三角形标签，标签上会表示塑料的类型。中国国家标准（GB18455-2001）规定，体积/容积超过100毫升的塑料包装制品或塑料容器必须直观标注塑料回收标示。但很可惜，塑料的回收并不容易，推行成效亦不理想。与金属回收比较，塑料回收最大问题是难以用机器进行自动分类，工序牵涉大量人力。除了容器通常以单一塑料造成以外，不少塑料制品皆以多种不同材料装配而成，将其解体的成本可能比回收得来的塑料价钱高。而且，部分种类的塑料回收没有经济价值，例如发泡胶。这类塑料垃圾通常会被掩埋或焚化。其它，如美国回收塑料占的比重很低，只有5%，但是，德国、北欧等部分国家或地区，则有较高资源回收比重。可分解塑料能于阳光下分解。亦有于塑料中加入淀粉使其更易于生物分解，但分解仍不完全。亦有人利用基因改造细菌产生完全可生物分解的塑料，但成本仍高昂。德国巴斯夫公司（BASF）研究出一种称为Ecoflex的可生物分解塑料，用于食品包装。以上的可分解塑料由于成本问题，因此鲜有使用。而这种塑料必需曝露于空气的情况下才能分解，因此若被掩埋，仍然会导致固体废物的问题。故此，德国环境部长舒尔兹（Svenja Schulze）2019年9月宣布，计划明年禁止即弃胶袋。而超级市场及零售商的收银处，将不能向客人提供胶袋，包括可生物降解的胶袋及采用再生物料制造的胶袋在内，违反企业将面临高达十万欧元的罚款。一般来说，塑料制品的表面比较难有变化，因此需要采用喷涂、电镀等二次加工技术来装饰表面，增加产品的价值感。不过喷涂、电镀技术对环境会造成污染。近几年出现的IMD技术，因为较传统二次加工技术更环保，并且可以在塑料注塑成型的同时就完成图案印刷，较省人力与时间成本。IMD技术一搬包括三种：IMR（In-Mold Decoration by Roller；模内转印）、IML（In-Mold Labling；模内标签）、IMF（薄膜成型）。IMR目前已广为笔记型电脑与智能手机所采用。据绿色和平最近的研究显示，自从2017年12月31日中国收紧洋垃圾进口的禁令起，马来西亚、泰国和越南迅速成为新的“垃圾岗”。单是2018年，马来西亚接收近100万吨，主要来自美国、日本和德国的废塑料。此举令许多亚洲地区的乡郊沦为塑料垃圾弃置场，伤害自然环境。塑料生产商常在包装上含糊地称产品为树脂，即使明明是人造树脂/合成树脂。一般人很易受误导以为是天然树脂而放心购买和使用。许多生产商也未有清楚列出制造产品时加入的各式有害化学品。由于塑料大量生产，价钱便宜，颜色选择多，所有人们也大量使用塑料用品，以致常在未了解某些塑料的实际特性的情况下不当地使用塑料。例如，有些塑料不宜加热或用来存放酸性饮品食品，有些塑料不宜受阳光照射等，否则成分会不稳定而释出。由于无即时危险，以致塑料产品中各种有害物质已从不同途径，尤其是饮食，进入和污染人体。