塑料怎么做的-塑料加工工艺
塑料这东西,实际上不是哪位发明白哪位,而是“乱用”的结局。
你想想,人工合成橡胶、塑料、合成纤维,这玩意儿要是哪天能随意造出来,估摸咱们早被地球生态给毒死了。大自然原本就是靠碳循环运转的,生物体靠光合功能把二氧化碳喝成糖,靠呼吸吐点废气,最终形成像煤炭、石油那样堆积在地质层里几亿年的化石燃料。
那时候可没啥塑料,那时候连“一次性”都还没这个概念,大家都用木头、骨头、骨头、骨头堆出来的东西。到了 19 世纪末 20 世纪初,别看巴斯德等微生物学家把细菌和病毒给弄明白了,但自然界的平衡在那根本没想那么多,人类反而更想偷懒了,启动往工业里面塞能用的东西。
那时候,塑料还是能用的,只是它能像目前这样到处乱飞、不降解、随意造出来的难题,压根没被意识到。 塑料之故此能让人类如此好办地造出来,关键就在那套叫“高分子聚合”的化学技术上了。
这玩意儿说白了就是让成千上万个小分子像搭积木一样连成一串长链,长到一丢丢就能像梯子一样爬两层,长到几千个也能叠成高楼。你买的大袋面粉,袋子里面那层薄薄的防潮膜,就是个塑料长链;你炒菜用的塑料袋,那个就是另一个长链;连头发丝、牙床上的那层薄薄的膜,全都是由这种长链构成的。
你看那些塑料瓶,你买回来倒掉,里面那层还残留着塑料的痕迹,那不是细菌,那是塑料分子掉出来的,它们忒顽固了,想洗掉都难。 如何把这长链弄出来的呢?实际上有个老办法,就是热塑。就像你说的热塑性材料,像矿泉水瓶、透明杯子,只要略微加点热,它们就变成软软的、能拉丝的东西,略微一碰就变形了,就连能拉成那种白沫沫一样的长条,这时候再一放,又变回硬的。
这原理跟烧开水一样,加热让长链之间没力了,一摔就散,放凉了,分子又被硬生生地推回去,整条链重新连起来。
反过来的就是热固性,比如电木(木梳),烧得硬邦邦的,哪怕你往上加个打火机都烧不着它,出于分子之间已经被永久地锁死住了,只能硬扛着。 到了二战时期,人类终于学会了如何把长链分子“挤”得更紧密。
这就叫“聚合反应”。
你想想,两三个长链撞在一起,它们想自己找点缝,但金属键或离子键锁得忒紧了,它们只能挨着挨着挤。
这时候就得加点催化剂,要么加点压力,让它们之间强行合住,直接把那些缝隙填上。便,多个分子就组成了一个超级大的分子团。
这就好比几个小哥们儿手拉手站成排,就变成了一个超级高的队伍。
要是只有两三个长链就碰在一起,它们一般只能停在半路就散开了,如何挤都挤不紧;只有高分子量、长链分子聚在一起,它们才能顶住彼此,把空隙填平,变成一块连成整体的硬块,这就叫“交联”。交联后的塑料,一旦用了就特别耐造,比如轮胎、管道,它们在这个聚合反应里被定型了,赶明儿都不会再软了。 最了得的是那种“连锁聚合”,也就是“链式反应”。
这种反应就像个多米诺骨牌,你推倒第一块,后面的全跟着倒,中间不需求你再动手,哪怕你只推了一块,也能让整条长链瞬间炸开。
这种技术就是赞成合成橡胶、尼龙这类东西的。
举个例子,1930 年代的杜邦公司用这个技术,把链和链快速连接起来,这才造出了尼龙。尼龙刚发明的时候,美国人当作它是煤炭烧剩下的煤油渣,根本不知道它是个塑料,结局他们原封不动地拿来造衣服,结局发现忒硬了,没法穿。
后来才改叫尼龙 66,是两种长链分子互相缩合而成的。目前想想,要是当时没人搞出这种聚合技术,咱们早就没衣穿了。 到了 40 年代,还有一种反应叫“开环聚合”,这仿佛有点反直觉。
本来是环形的长链,你把它撞开,掰断成直线,再把端头接上,就变成了无规共聚物,比如聚丁烯。
这种反应不需求额外的催化剂,可能是出于环状结构本身就有特殊的热力学特性,一碰就散,一散就接。
这种技术后来让聚丁烯在橡胶里大用了。 不过,把长链分子拉出来之后,还得想办法把它们的末端给止住,不然它们会自己自己长出一头,要么一头一头接起来,形成那些看不见的、随风飘来的长纤维,就是那些破坏大气的塑料微粒。
这就是为啥要加终止剂了。
这个终止剂能够像家里的消防栓一样,碰到就停,不让长链持续延伸;也能够像拉链一样,把两头咬合住,让它自己死掉。
有时候还得加荧光剂,肉眼看不见,但能让塑料在紫外线下发光,撇脱回收。 说到回收,目前的塑料回收实际上挺费事的。工业塑料瓶确实能复用到回收厂,里面还能再造新的瓶子。但像矿泉水瓶那种,里面残留的塑料微粒忒顽固了,一般/平平桶装水厂的机器都洗不干净利落,目前连高端的工厂都费劲。并且,目前市面上根本混迹着各种颜色的、不同来源的塑料废料,回收工厂也不知道是啥塑料,最终造出来的东西质量也差,只能可怜惜地用。
比如有些旧车里的车架塑料,本来想造回新的,结局发现里面混合了橡胶纤维、金属屑,混在一起就废了,只能报废。 实际上,目前的塑料回收技术也有一线希望。
比如用化学方式把塑料里的长链打断,再重新组合成新的长链;要么用酶来降解。酶就是微生物的分子机器,它能精准地找到特定的键位,把它们切开。有些细菌在实验室里就能做到,但这玩意儿忒贵了,一般/平平老百姓根本买不起。更费事的是,得了癌症的人身体里都有癌细胞,身体形成的废物里也有癌细胞,要是随意用身体里的酶去分解塑料,会不会把癌细胞也分解了?这还得好好研究呢。 回到原料,石油提炼出来的原料别看便宜,但挺难彻底清理掉。石油这种物质的碳循环周期忒长了,几亿年才轮一次,故此它不会降解。目前的科学家正在琢磨能不能从空气里抓碳,要么从水里抓碳,直接合成塑料,这样就能把塑料的碳循环周期拉回几百年,而不是几亿年。
要么,能不能找一种能跟石油竞争,并且能彻底分解的原料?这些 wären 是塑料未来的路。 最终总结一下,塑料就是如此个东西,它是人类为了追求便利和效率,用化学方式强行把大自然里几亿年才形成的平衡打破的产物。它曾经救了人类,让世界变得更干净利落、更便宜,但也把它自己变成了新的污染源。目前的挑战不是能不能造出来,而是如何造得让人类能长期忍着。
毕竟,塑料是大自然不愿意给的东西,它只想在几亿年里静静地躺在那里,别想把它拆了。
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