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塑料的生产

美国是世界上最大的石油消费国,大约5%的石油被用于塑料生产。188金宝搏赞助这相当于每年大约3.3亿桶石油。估计很难获得,而且基于来源的波动很大,但基本信息是,大多数塑料是由石油制成的。188金宝搏赞助过去,人们用植物油来制造塑料,但这一过程比使用石油更加困难和昂贵。188金宝搏赞助石油是如何制成塑料的?

单体与聚合物

塑料是一种聚合物,这意味着它只不过是一条由更小的单元连接在一起的长链。聚合物的一个很好的例子是聚乙烯。乙烯(乙烷)是单体,当许多单体通过化学反应断开双键连接成链,聚合物就形成了。

乙烯(单体)

乙烯分子

聚乙烯(聚合物)

聚乙烯(聚合物)分子

单体是通过提炼石油而获得的。188金宝搏赞助它们通常在石油中天然存在,或者可以通过简单的化学过程轻松制造。重要的是单体必须是纯的,因为污染会阻止它们聚合形成链,最终还会导致弱或脆的塑料。

聚合

聚合是将单体链连接在一起的过程。聚合有两种基本方法,加成和缩合。请注意,当同一单体用于一个反应时,它被称为聚合物,但当两个或更多不同的单体被用于形成一个链时,所得到的产物被称为共聚物。

聚合物和共聚物分子

缩聚反应

缩合反应是一种产生水(有时是醇)的反应。缩聚不仅用于制造塑料,还被生物用于制造大分子,如DNA、RNA、蛋白质、脂肪(甘油三酯)、淀粉、糖原等。事实上,如果没有缩聚反应,地球上就不会有任何生命。

在生产塑料时,冷凝被用来生产聚酯和尼龙等产品。下面的反应概括了基本过程,其中R代表任意数量的碳原子,n代表任意整数。

缩合反应方程

加成聚合反应

加成反应不会失去任何其他原子或分子,所以进入反应的东西,保持在反应中(有点像维加斯)。通过这一过程形成的聚合物包括聚丙烯、聚氯乙烯、特氟隆、聚苯乙烯和许多类型的橡胶。一般的反应如下。

additionreaction

加成聚合和缩合聚合的主要区别在于塑料的质量。如前所述,缩合反应发生在许多生物有机体中,这对利用该反应形成的聚合物的性质是一个很好的提示。也就是说,它们是可生物降解的。缩合聚合物是可生物降解的,因为这些分子中的碳-碳键趋向于极性(电荷不是平均分配的)。极性键比非极性键反应性更强,因此更容易被分解。

添加聚合物的可生物降解性较差,这导致了严重的环境问题。它们也很难回收利用,因为它们不容易“分离”来改造它们的单体。这意味着它们确实不能被重用。

热固性和热塑性

现在我们知道了塑料是如何制造的基本原理,让我们来看看塑料的两种基本类别。第一种称为热固性塑料。这些塑料经过加热和塑形后,冷却后变得非常坚硬。它们就不能回到原来的形态,而且通常非常坚硬。这些是你可以在汽车零件或飞机上找到的塑料,包括聚酯、聚氨酯和环氧树脂。

另一方面,热塑性塑料在冷却后仍保持柔软。它们可以重新塑造和改变,是我们最熟悉的塑料在水瓶,袋子等。热塑性塑料包括聚乙烯和聚丙烯。这些塑料能够被重塑是它们如此有用的原因。它们可以在一个地方生产(以颗粒的形式),然后运到任何地方,再重新塑造成几乎任何形状的产品。

球团矿

许多塑料是用较长的纤维制成的球团合成的。这个过程真的很简单。聚合反应连续进行,产生一种又长又细的塑料纤维。然后将纤维挤压(拉)成标准形状,然后切成小片。这些薄片被称为颗粒,它们可以被运到需要的任何地方重新加热,然后制成最终产品。

最终产品

颗粒可以通过几种方式加热和转化成产品。如下:

  • 挤压-球团被迫通过一个小开口(形状不同),以形成一个长,连续的线。这就是塑料薄膜和薄膜是如何制作的。
  • 注射成型-球团在高压下被迫进入一个具有特定形状的模具。模具冷却出来的是同样形状的塑料铸件。这就是容器和浴缸的制作方法。
  • 吹塑成型-球团被加热并压缩到一个管子里,管子被压进一个模子里。然后将空气吹入热塑料中,使其挤压出模具的边缘。然后冷却模具,最终的铸件被释放。大多数塑料瓶都是这样制造的。
  • 旋转成型-在这种情况下,模具是旋转与加热的球团内部,这是缓慢冷却的时间。像玩具、家具和垃圾桶这样的大件物品就是这样制作的。

后期制作

在某些情况下,塑料需要特殊的性能,如颜色、防火、抗静电涂层等。颜色的色素沉着可能发生在最终生产过程中或之后。所有其他特殊的添加都是在最终生产后完成的,这一过程称为后期生产。在后期制作中会发生的事情包括:

  • 修剪
  • 密封
  • 波纹
  • 焊接(可通过塑料焊接技术连接塑料)
  • 弯曲
  • 着色
  • 涂层(颜色、静态、光性)
  • 消毒
  • 射孔