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塑料介绍

以单体为原料，通过加聚反应或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，我们称之为“合成树脂”(resin)，有时可直接简称为“树脂”。

以合成树脂为基础，根据应用要求再添加一些助剂后混合而成的可进行塑化加工的材料，我们称之为“塑料”（plastic）。

在塑料中常见的助剂有：稳定剂、抗氧剂、增塑剂、填料、润滑剂或色母料等，这些助剂可以单独使用，也可以几种组合在一起使用。

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树脂

塑料的主要成分是树脂。

树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的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。

塑料按受热时的行为可分为热塑性塑料和热固性塑料；按塑料中树脂大分子的有序状态可分为结晶塑料和非结晶塑料；按性能特点和应用范围和分为通用塑料和工程塑料。

包装是塑料其中最大的使用市场之一。

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塑料类型

常见塑料类型如下图：

塑料主要特性

• 大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；
• 耐冲击性好；
• 具有较好的透明性和耐磨损性；
• 绝缘性好，导热性低；
• 一般成型性、着色性好，加工成本低；
• 大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；
• 尺寸稳定性差，容易变形；
• 多数塑料耐低温性差，低温下变脆，容易老化；
• 某些塑料易溶于溶剂。

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塑料分子结构

基本有两种类型：

第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；

第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。

有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。

两种不同的结构，表现出两种相反的性能。

线型结构，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

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塑料优点

• 大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。
• 塑料制造成本低。
• 耐用、防水、质轻。
• 容易被塑制成不同形状。
• 是良好的绝缘体。
• 塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。

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塑料缺点

• 回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。
• 塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，这种物质少量会导致失明，吸入有呕吐等症状，PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体，除了燃烧，就是高温环境，会导致塑料分解出有毒成分，例如苯等。
• 塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。
• 塑料埋在地底下几百年、几千年甚至几万年也不会腐烂。
• 塑料的耐热性能等较差，易于老化。
• 塑料的无法自然降解性。
• EBM最常使用的PP，PE均属于热塑性塑料。

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塑料的回收使用

为方便塑料的回收使用，由美国塑料行业相关机构制定。这套标识将塑料材质辨识码打在容器或包装上，从1号到7号，让民众无需费心去学习各类塑料材质的异同，就可以简单地加入回收工作的行列。每个塑料容器都有一个小小身份证——一个三角形的符号，一般就在塑料容器的底部。三角形里边有1～7数字，每个编号代表一种塑料容器，它们的制作材料不同，使用上禁忌上也存在不同，如下：

生物塑料

• 生物降解塑料biodegradable plastic
• 生物基塑料biobased plastic
• 生物塑料 bioplastic

生物降解塑料biodegradable plastic

指在指定的时间内（一般是半年），指定的处理环境中（如堆肥环境、水、土壤等），能够被微生物完全分解的塑料。

降解过程包括两个阶段：

物理崩解：从完整的样品变为小碎片；

化学降解：小碎片消失，降解为二氧化碳、水和其它小分子物质。

堆肥开始1周

堆肥开始2周

生物降解塑料biodegradable plastic

来源于可再生资源，如：

• 聚乳酸PLA,PHA(PHB/PHBV),热塑性淀粉塑料
• 或来源于石油资源,PBS,Ecoflex(PBAT)

生物基塑料biobased plastic

全部或者部分来源于可再生资源的塑料。

• 可再生资源主要包括植物、动物、微生物。
• 目前市场上的生物基塑料中常用的原料有淀粉、秸秆粉、竹粉、木粉、甘蔗渣、植物油、海藻等。

生物基塑料可分为

• 可生物降解，如聚乳酸PLA，PHA(PHB/PHBV)
• 不可生物降解，如Bio-PE，Bio-PA

生物塑料是生物基塑料和生物降解塑料的统称。

尽量使用生物基材料而谨慎选择性地使用降解塑料。

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材料/塑料的选用准则

• 当我们在进行包装材料选择时，从需求出发，需要考虑的关键点如下：
• 机械性能要求，如冲击性能，顶压力要求，刚性要求，拉伸撕裂性能等
• 热学性能要求，如最高，高低使用温度等
• 化学性能要求，内容物产品与包装的兼容性，环境，如光，热等对包装的影响等
• 阻隔性要求，从货架使用寿命要求出发，考虑对氧，水，二氧化碳等阻隔要求等
• 可装饰性要求，如某些装饰要求的对表面的处理的可行性等
• 价格因素，材料价格是否在可接受的范围
• 光学性能要求，如透明与非透明，产品是否对光线(UV)敏感要求等
• 电学性能要求，如关注静电的产生对成型及货架期的影响等

塑料添加剂

添加剂是指分散在塑料中，不会严重的影响塑料的分子结构，而能改善其性质或降低成本的化学物质。添加剂的加入，能促使塑料改进基材的加工性、物理性、化学性等功能和增加基材的物理、化学特性。

塑料添加剂按其特定功能可分为七大类：

①改善加工性能的添加剂，如热稳定剂、润滑剂等。

②改善机械加工性能的添加剂，如增塑剂、增韧剂等。

③改善表面性能的添加剂，如抗静电剂、偶联剂等。

④改善光学性能的添加剂，如着色剂等。

⑤改善老化性能的添加剂，如抗氧剂、光稳定剂等。

⑥降低塑料成本的添加剂，如增量剂、填充剂等。

⑦赋于其他特定效果的添加剂，如发泡剂、阻燃剂、防霉剂等。

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塑料添加剂的主要性能

对塑料添加剂的主要要求是:

①高效：在塑料加工和应用中能有效地发挥其应有的功能。添加剂的选用应依据配混料的综合性能要求。

②相容性：能与合成树脂较好地相容。

③持久性：在塑料加工和应用过程中不挥发、不渗出、不迁移、不溶出。

④化学稳定性：在塑料加工和应用过程中不分解，不与合成树脂及其他组分发生化学反应。

⑤无毒：对人体无任何毒性作用。

⑥成本考虑。

添加方式

添加剂的添加方式取决于：合成树脂的物理形态和熔融特征；添加剂的物理形态和浓度；添加剂在配混料中的分散度和溶解度；配混料的最终物理状态。添加时多采用高速混合、密炼和挤出等工艺。添加剂添加后的效果，除取决于其作用机理外，还取决于正确的添加顺序。

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塑料添加剂的分类如下：

增塑剂

绝大部分合成树脂具有可塑性，但可塑性的大小却不相同，为了使树脂易于塑化和赋予制品柔软性，一般在树脂中加入一些低分子物质，这些低分子物称为增塑剂。增塑剂（plasticizer）是液体或低熔点物质，与树脂应有较好的混溶性。常用的增塑剂由邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。

着色剂

是为了美化和装饰塑料而在物料中加入的含色料的添加剂称为着色剂（filling material）。

填料

是加于塑料的配合料中以降低成本，有时也可增进塑料的物理性能，如硬度、刚度及冲击强度的相对惰性的物质称为填料。最常用的填料由粘土、硅酸盐、滑石、碳酸盐等。

热稳定剂

能阻止塑料因受热所发生降解作用的添加剂。

润滑剂

在塑料加工中，能降低塑料粒子之间的摩擦、塑料大分子之间的摩擦、塑料对加工设备金属表面的粘附性，以及改善塑料熔体流动性，提高加工效率的添加剂。

抗静电剂

又称静电消除剂。混入塑料中或涂覆于塑料制品表面，能降低表面电阻，适度赋予导电性，从而消除或防止静电荷积累所产生的危害的添加剂。抗静电剂大多属离子型和非离子型表面活性剂。

按使用方法，可分为涂覆型和内加型两类。涂覆型抗静电剂可用各种涂覆方法涂施于制品表面,见效快,适应面广，但易因摩擦和洗涤而损失，因此只有短期抗静电效果。内加型抗静电剂可直接混入塑料中，均匀分散后，有持久性抗静电效果，故普遍采用。

抗氧剂

又称抗氧化剂。能抑制或延缓塑料在制造、加工、应用和贮存中，因受热、光、机械应力、电场、辐射及添加剂中所含重金属离子等因素所引起的塑料及制品外观和内在性能的劣化作用。

光稳定剂

能抑制或减弱塑料因吸收紫外光而导致的光降解或光老化作用，延长塑料制品使用及贮存寿命的添加剂。其机理在于屏蔽光辐射源，吸收并消散能引发塑料降解的紫外光辐射，或消散塑料分子上的激发态能量。光稳定剂可在塑料配混中混入。常用的光稳定剂有：水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和有机络合物类。

发泡剂

能在特定条件下产生大量气体，使塑料形成连续或不连续微孔型结构的添加剂。具有这种微孔结构的塑料，称为泡沫塑料或微孔塑料。根据产生气体的方式，发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。

①物理发泡剂：一般是无味、无毒的惰性气体，或稳定性良好、沸点低的不燃性液体。常用惰性气体有氮、二氧化碳和空气，常用低沸点液体有四氯乙烷、氯甲烷和戊烷等。此外，可溶出性固体化合物（如食盐）也是常用的物理发泡剂。物理发泡剂适用于聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的发泡。

②化学发泡剂：在室温下稳定，而在塑料加工温度下能分解释出大量气体的化合物。在泡沫塑料制造中应用很普遍。工业上常用的化学发泡剂大多是释放氮为主要气相成分的有机化合物，和能分解并分别释放氨或二氧化碳的碳酸氢铵和碳酸氢钠。化学发泡剂多适用于各种热塑性塑料的发泡。为了降低化学发泡剂的分解温度，改善其分散性和提高发泡量，也常使用一种能活化化学发泡剂的发泡促进剂，或称助发泡剂，如水杨酸、尿素等。

阻燃剂

能阻止塑料引燃或抑制火焰蔓延的添加剂。多为含卤素、磷、锑、硼、铝等元素的无机或有机化合物。按其使用方式，可分为反应型和添加型两大类。

耐冲击改质剂

耐冲击改质剂（Impact modifier)通常是具有特殊性的树脂以（Compounding)方式添加，而改善塑料的耐冲击性。耐冲击改质剂常常影响到塑料的耐热性、流动性或加工性，选择时必须慎重。

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塑料添加剂的特别注意：

由于添加剂大部分是小分子化合物，一部分会在不同温湿度条件下，析出迁移到制品表面。所以，需要特别注意：

1、法律法规的合规性，特别对化妆品和食品药品包装，建议符合销售国的食品级和药典的要求谨慎使用；

2、安全性，一定要符合安全性的要求，可参考欧盟等发达国家安全法规，不能盲目听信；

3、注意添加剂等迁移问题对表面装饰和内容物的相容性的研究。