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。

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。

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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。

塑胶最早来自于1850年代的英国，自从被开发以来，各方面的用途日益广泛。

## 热塑性塑料及热固性塑料

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，橡胶是有黏性、略有流动性的物质，但在硫化后聚异戊二烯变成没有黏性的固体。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

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。塑胶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。

#### 生物可分解性

生物可分解塑胶在暴露在特定自然界的环境条件或生物条件下，会自然分解。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（环境分解），也可能是在有啮齿动物，害虫或昆虫攻击等生物条件下。有些型式的塑胶分解需要让塑胶暴露在阳光下，有些则是要在在垃圾填埋场或堆肥中才会降解。淀粉颗粒曾加在塑胶中以加快其降解，但仍然无法使塑胶完全分解。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分解的塑胶，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胶的分解。

#### 天然及合成

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。

#### 生物塑料

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。

#### 结晶及无定型

有些塑胶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）。这类的半结晶塑胶包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯和某些聚氨酯。

许多塑胶是完全的无定形体，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胶。也有一些塑胶属于液晶聚合物。

## 组成

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。

## 添加剂

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。由于许多塑胶经过聚合后硬度极大，难以加工或作为一般材料使用，因此添加塑化剂（或名可塑剂），用来增加柔软性及弹性。塑化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，至目前为止仍对于塑化剂种类及使用与否有极大的争议。

## 用途

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塑胶的原始目标是用为电绝缘物，自从发现电木以来，屡经改良，塑胶大有助于超高压的发展和薄膜电子零件的进步。

- 电器绝缘（例如导线的绝缘层，或电子零件的外壳）
- 机械材料（因为具有比金属轻与防锈蚀的特性）
- 建筑材料与家俱材质
- 包装材料（例如：塑料袋）
- 人造纤维（例如：尼龙，聚酯纤维）

## 环保问题

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。塑胶垃圾难以自然分解，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；焚化塑胶垃圾亦会造成空气污染，部分塑胶，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，减少使用塑胶成为环境保护中一项重要的工作。

### 回收分类标签

为方便塑胶的回收，美国塑胶工业协会（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“塑胶材料编码”或“塑料编码”）。可回收的塑胶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。

中华人民共和国国家标准（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，不少塑胶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。这类塑胶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。

### 可分解塑胶

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可分解塑胶能于阳光下分解。亦有于塑胶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胶，但成本仍高昂。德国巴斯夫公司（BASF）研究出一种称为Ecoflex的可生物分解塑胶，用于食品包装。以上的可分解塑胶由于成本问题，因此鲜有使用。而这种塑胶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，计划明年禁止即弃塑料袋。而超级市场及零售商的收银处，将不能向客人提供塑料袋，包括可生物分解的塑料袋及采用再生物料制造的塑料袋在内，违反企业将面临高达十万欧元的罚款。

### 塑胶的表面装饰

一般来说，塑胶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，并且可以在塑料射出成型的同时就完成图案印刷，较省人力与时间成本。IMD技术一般包括三种：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。

### 生态灾难

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、日本和德国的废塑胶。此举令许多亚洲地区的乡郊沦为塑胶垃圾弃置场，伤害自然环境。

### 其他问题

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。

## 最常用的塑料

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食品包装、家用电器、汽车配件（如保险杆）。

包装材料、食品包装、一次性杯子、盘子、餐具、CD和DVD文件夹。

- High impact polystyrene（HIPS）高冲击聚苯乙烯：

包装材料、一次性杯子。

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

涵盖电子设备（如显示器、打印机、键盘）。

- Polyethylene terephthalate（PET）聚对苯二甲酸乙二酯：

饮料瓶、薄膜、包装。

纤维、纺织品。

纤维生产、高尔夫球、钓鱼线、汽车涂料。

管件生产（水管、电工套管）、浴帘、窗框和地板覆盖物。

泡沫保温、防火、灭火泡沫。

光碟、太阳镜、防护罩、安全眼镜、指示灯、镜片。

- Polyvinylidene chloride（PVDC）聚二氯乙烯：

包装（食品和药品）。

薄膜、包装袋（一般常见塑料袋）、填装瓶（如沐浴乳、清洁剂）、水管。

- Polycarbonate/Acrylonitrile Butadiene Styrene（PC/ABS）聚碳酸酯 / ABS树脂：

融合了PC和ABS塑胶，更为坚固。用于汽车内装和外部配件、手机外壳。

## 特殊用途的塑料

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

隐形眼镜，玻璃（如有机玻璃）。

- Polytetrafluoroethylene（PTFE）聚四氟乙烯：

耐热，低摩擦涂层：不沾涂层的不沾锅、水电工用的密封胶带、游乐场的滑水道等。

化学和耐热热塑性塑胶，生物相容性高，使用医疗植入，航空航太制品。其中为最昂贵的商业聚合物。

具有耐高温，化学性质稳定，不结晶聚合物。

俗称电木，高模量，相对耐热，耐火和优良的聚合物。用于电气设备绝缘部件，纸层压制品，热绝缘泡沫材料。它是一种热固性塑料，可以通过热成型和压力时，混合填充物般的木粉，也可以投在其剩余的液态形式或转换为泡沫。问题包括自然成型的几率是暗的颜色（红，绿，棕），并作为热固性难以回收。

餐具、装饰品、电器零件、配电器具、电话筒、汽车零件、合板、接着剂、涂料、按钮、容器、麻将牌、时针盘、筷子、衣扣、瓶盖等。

- Melamine formaldehyde（MF）三聚氰胺-甲醛树脂：

玻璃、餐具、装饰品、电器配件及外壳、配电盘、机械零件、汽车零件、丽光板、涂料、接着剂、容器、纸、布的树脂加工。

一个可由微生物分解，由玉米淀粉转化。目前市面上可看到的，如水选蛋的透明盒子。

## 外部链接

- 国立台湾大学 塑胶加工实验室
- 财团法人塑胶工业技术发展中心（Plastics Industry Development Center）
- 台湾区模具工业同业公会