科学问题：塑料的案例

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塑料科学

释义

塑料是一组材料，无论是合成的还是天然的，在柔软时可以成形，然后硬化以保持给定的形状。塑料是聚合物。聚合物是由许多重复单元组成的物质。单词聚合物来自两个希腊单词：聚意思许多的和梅罗斯意思部分或单位. 聚合物可以被认为是一条链，其中的每一个环节都是梅尔，”“或者单体（单个单元）。链条是通过连接制成的，或聚合，至少1000个链环连接在一起。聚合可以通过使用回形针制作链环或将多条纸条连接在一起形成一个纸环来证明。

例子

天然聚合物包括焦油、虫胶、龟甲、动物角、纤维素、琥珀和树液中的乳胶。合成聚合物包括聚乙烯（用于塑料袋）；聚苯乙烯（用于制造泡沫塑料杯）；聚丙烯（用于纤维和瓶子）；聚氯乙烯（用于食品包装、瓶子和排水管）；和聚四氟乙烯或特氟龙（用于不粘表面）。尽管许多聚合物是仅含碳和氢的碳氢化合物，但其他聚合物也可能含有氧、氯、氟、氮、硅、磷和硫。

天然聚合物，如纤维素和乳胶，在19世纪首次进行化学改性，形成赛璐珞和硫化橡胶。第一种完全合成的聚合物胶木是1907年生产的。1911年，第一种半合成纤维人造丝由纤维素发展而来。然而，直到第二次世界大战造成的全球破坏，乳胶、羊毛、丝绸和其他材料的天然来源变得难以获得，合成材料才得以大规模生产。轮胎需要合成橡胶，降落伞需要尼龙代替丝绸。今天，塑料形式的合成聚合物被广泛使用，塑料工业是美国和世界上增长最快的行业之一。在美国，该行业每年人均生产约150公斤聚合物。

结构

单体可以通过两种方式进行化学连接：加成聚合或缩合聚合。加成聚合有三个基本步骤：起始、扩展和终止。在这种类型的聚合中，单体通过添加到最后一个“单体”的末端进行连接在链中，就像制作一个回形针链。聚乙烯、聚苯乙烯和丙烯酸是通过加成聚合形成的塑料的例子。这些聚合物通常是热塑性的：它们可以加热变软，冷却后变硬。它们很容易加工、再加工或回收。见附表，所以me加成聚合物和一些缩聚聚合物，例如每种类型。

在缩聚聚合过程中，当单体结合在一起时，小分子被消除。尼龙、一些聚酯和聚氨酯是缩聚聚合物的例子。这些聚合物可以是热塑性的或热固性的。尽管所有塑料在加工过程中的某个点处于液态，并且在成品状态下是固态的，但一旦大多数聚合物形成后，无法熔化和重整。

聚合物中的单体可以以多种方式排列。例如，单体可以具有类似于回形针长链的线性排列，尽管四面体碳键实际上使链具有锯齿形结构。聚乙烯是线性聚合物的最简单示例。

聚乙烯之字形结构

如果单体不仅形成直链，而且在主链之外形成长侧链，则生成的聚合物被描述为支链，可能看起来像树枝或葡萄茎。当长链通过化学方式连接在一起时，会出现另一种排列方式，形成称为交联共聚物的网状结构硫化橡胶是一种交联聚合物，由天然橡胶（异戊二烯）与硫磺反应而成。

聚乙烯醇使用硼砂Na2B4O7x10H2O（四硼酸钠）交联。

聚合物分子也可以有不同的排列方式。如果这种排列方式没有特定的顺序或形式，比如意大利面在盘子上的排列方式，则称聚合物为无定形（没有形状）无定形聚合物通常是透明的，因此被用作食品包装、头灯和隐形眼镜。这些材料的熔点也较低。如果排列方式不同，则称聚合物为结晶。结晶度越高，通过的光线越少。这些材料的熔点越低半透明或不透明。这种质量取决于结晶程度和添加剂的存在。结晶聚合物具有更高的强度，并且往往具有更高的熔点。

聚合物的特性

聚合物似乎有着无限的特性范围，以及使其能够被染色成无数颜色的特性。添加剂可以提高它们的性能。能够为特定应用设计或设计聚合物使塑料成为独特的材料。尽管每种聚合物都有其独特的特性，但大多数聚合物都有一些一般特性：

1. 它们对化学物质有抵抗力。
2. 它们是热和电的绝缘体。
3. 它们质量轻，强度不同。
4. 它们可以以各种方式加工，以生产纤维、薄片、泡沫或复杂的模制零件。

制造塑料制品的原材料叫做树脂。一些最常见的树脂是聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。这些树脂通常用于包装。链接PDF中的回收代码表显示了这些树脂的回收代码。

一些附加聚合物

聚合物名称	单体	聚合物	使用
聚乙烯	中国2.=CH2. （乙烯）	-CH2.-CH2.-	最常见的聚合物。用于袋子、电线绝缘和挤压瓶
聚丙烯	中国2.=CH ½ 中国3. （1-丙烯）	-CH2.-CH- ½ 中国3.	纤维、室内外地毯、瓶子
聚苯乙烯1.png 聚苯乙烯2.png 聚苯乙烯	中国2.=CH ½ （苯乙烯）	-CH2.-CH- ½	聚苯乙烯泡沫塑料、模制物品，如餐具（叉子、刀和勺子）、托盘、录像带盒
聚氯乙烯 （聚氯乙烯）	中国2.=CH ½ 氯 （氯乙烯）	-CH2.-CH- ½ 氯	清洁食品包装、瓶子、地板覆盖物、合成革、水管和排水管
聚四氟乙烯 （特氟隆）	查阅2.=CF2. （四氟乙烯）	-碳纤维2.-碳纤维2.-	不粘表面、管道胶带、耐化学品容器和薄膜
聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃，有机玻璃）	一氧化碳2.中国3. ½ 中国2.=C ½ 中国3. （甲基丙烯酸甲酯）	一氧化碳2.中国3. ½ -CH2.-C- ½ 中国3.	玻璃替代品、油漆和家用产品
聚丙烯腈 （Acrilan、Orlon、Creslan）	中国2.=CH ½ CN （丙烯腈）	-CH2.-CH- ½ CN	用于针织衬衫、毛衣、毛毯和地毯的纤维
聚醋酸乙烯酯 （聚乙烯醇）	中国2.=CH ½ 哦3. （醋酸乙烯酯）	-CH2.-CH- ½ 哦3.	粘合剂（埃尔默胶）、油漆、纺织涂料和口香糖
天然橡胶	中国3. ½ 中国2.=C-CH=CH2. （2-甲基-1,3-丁二烯）	中国3. ½ -CH2.-C=CH-CH2.-	橡皮筋、手套、轮胎、传送带和家用材料
氯丁橡胶 （氯丁橡胶）	氯 ½ 中国2.=C-CH=CH2. （2-甲基-1,3-丁二烯）	氯 ½ -CH2.-C=CH-CH2.-	耐油耐汽油橡胶
苯乙烯-丁二烯橡胶1.png 苯乙烯-丁二烯橡胶1.png 丁苯橡胶 （丁苯橡胶）	中国2.=CH ½ 中国2.=CH-CH=CH2.	-CH2.-CH-CH2.-CH-CH-CH2.- ½	轮胎用无弹跳橡胶

一些缩聚物

聚合物名称	单体	聚合物	使用
聚酰胺 （尼龙）	case-plastics-monomer1.png	冲突-plastics-polymer1.png	纤维、模制物体
聚酯 （涤纶、聚酯薄膜、Fortrel）	单体-聚酯-涤纶.png	聚合物-聚酯-涤纶.png	线型聚酯、纤维、录音带
聚酯 （埃及树脂）	单体-聚酯-glyptal.png	聚合物-聚酯-glyptal.png	交联聚酯、涂料
聚酯 （铸造树脂）	单体-聚酯-树脂.png	聚合物-聚酯-树脂.png	与苯乙烯和过氧化苯甲酰交联，玻璃纤维船用树脂，铸造树脂
苯酚甲醛 （胶木）	monomer-bakelite.png	polymer-bakelite.png	与填料、模制电气外壳、粘合剂、层压板、清漆混合
醋酸纤维素 （纤维素是纤维素的聚合物 葡萄糖）	单体纤维素.png	聚合纤维素.png	胶卷
硅酮	单体硅树脂.png	polymer-Silicon.png	防水涂料、耐温液体和橡胶
聚氨酯	单体聚氨酯.png	polymer-Silicon.png	硬质和柔性纤维泡沫

塑料树脂回收代码

回收代码	聚合物与结构	使用
回收1.png	回收聚合物-1.png 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）	软饮料和其他饮料瓶
回收2.png	回收聚合物-2.png 高密度聚乙烯	牛奶和其他饮料容器、挤压瓶
回收3.png	回收聚合物-3.png 乙烯基/聚氯乙烯	清洁材料瓶，一些洗发水瓶
回收4.png	回收聚合物-4.png 低密度聚乙烯 可能有一些分支	塑料袋，一些塑料包装
回收5.png	回收聚合物-5.png 聚丙烯	重型微波容器
回收6.png	回收聚合物-6.png 聚苯乙烯	饮料/泡沫杯、玩具、装在信封中的窗户
回收7.png	所有其他树脂、多层材料、一些容器	一些番茄酱瓶，零食包，顶部和底部不同的混合物

工具书类

美国化学委员会，《教师用聚合物和塑料的历史》

David Katz A.“聚合物”，可在http://www.chymist.com.

聚合物大使。可在http://polymerambassadors.org.

南密西西比大学高分子科学系。http://pslc.ws/mactest/maindir.htm.

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