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塑膠成型與製造/塑膠基礎

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現在,再看看你一天可能會握幾次,甚至更多次的日常用品

上面顯示的所有這些物品都有一個共同點。它們大多是由塑膠製成的。
你會發現它們有不同的顏色、形狀和尺寸。

什麼是塑膠?

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那麼,你可能想知道塑膠究竟是什麼?


塑膠這個詞本身也來自希臘語plastikos,意思是適合模塑的材料,而plastos則表示模塑。
它指的是材料在製造過程中具有可塑性,使其可以被鑄造、壓制或擠壓成各種形狀。通俗地說,塑膠是一種合成聚合物。這意味著大多數日常塑膠製品都是從石油化工產品(精煉原油)中提取的,這些石油化工產品在自然環境中並不存在。塑膠聚合物是一組碳氫化合物,由長鏈碳和氫組成。它利用碳原子能夠將它們的電子結合在一起形成長而靈活的鏈,從而創造出長而靈活的分子。

Basic polymer chains found in plastics
塑膠中發現的基本聚合物鏈

聚合物”這個詞本身來自希臘語,意思是
Poly - 許多
Mer - 單位
如左側圖片所示,聚合物可以被描述為由大量重複的單體或稱為單體形成的長鏈化學化合物。


現在你知道塑膠是一種合成聚合物了。為了更清楚地說明,這裡舉個常見聚合物的例子:聚氯乙烯,通常被稱為PVC。PVC的應用非常廣泛,特別是在建築中,例如電纜絕緣體或管道。PVC價格低廉、堅固、靈活且耐用,使其取代了建築中許多木材的應用。

Vinyl Chloride (PVC) monomers.
氯乙烯 (PVC) 單體。

左側的圖表顯示了氯乙烯單體的一個單元。氯(Cl)來自一個氫原子被氯原子取代,從而形成氯代烴。




參考下面的圖表,在聚合過程中,例如自由基法,氯乙烯的單體聚合形成長聚合物鏈,最終形成聚氯乙烯等產品。
圖表顯示了氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯的過程

The diagrams shows polymerization of monomer vinyl chloride to polyvinyl chloride
圖表顯示了氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯的過程








因此,聚氯乙烯 (PVC) 是一種塑膠,因為 
(1) 它是一種聚合物,因為它包含氯乙烯單體的重複
(2) 它具有可塑性,可以被模塑成不同型別的產品。它可以模塑成管道、電纜等......

塑膠的型別

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塑膠有三種類型:
(i) 熱塑性塑膠 - 可以加熱模塑,冷卻後硬化的塑膠。聚合物鏈是無定形的或半結晶的,它們可以相互滑動,使其可以無數次地重新模塑。
無定形分子結構是隨機的,並在較寬的溫度範圍內變得流動。簡單地說,這些材料不會真正熔化,而是會軟化,並在開始施加熱量時就開始軟化。它們隨著吸收更多熱量而變得越來越軟,直到由於吸收過量的熱量而降解。
半結晶分子結構是有序的,只有在加熱到其熔點後才會變得流動。這意味著這些材料不會經歷軟化階段,而是保持剛性,直到它們被加熱到特定的熔化點。如果吸收過量的熱量,它們會降解。

示例:尼龍、聚碳酸酯 (PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚丙烯 (PP)

(ii) 熱固性塑膠 - 只能在第一次冷卻後模塑一次的塑膠。
Polymer Chain - Thermoset
示例:酚醛樹脂

(iii) 彈性體 - 具有橡膠般特性的可拉伸塑膠


示例:聚丁二烯、氯丁橡膠

常用塑膠材料的生產流程

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下圖顯示了一些由LPG或原油為基礎材料加工的聚合物。

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