塑料是一种以高分子聚合物为核心成分的人工合成材料，其发展史可追溯至19世纪末。早期的塑料（如赛璐珞）以天然纤维素为原料，而现代塑料主要依赖石油化工产业。
聚合物定义：由成千上万个小分子（单体）通过化学键连接形成的长链结构。例如，聚乙烯（PE）由乙烯单体聚合而成。
材料特性：轻质、耐腐蚀、易成型，但传统塑料难以自然降解，引发环境问题。
关键里程碑：
1907年：贝克兰发明酚醛树脂（第一种完全合成塑料）。
1950年代：石油化工技术突破，聚乙烯、聚丙烯实现工业化生产。
石油与天然气：传统塑料的基石
原油分馏：通过裂解工艺从原油中提取乙烯、丙烯等单体，占塑料原材料的80%以上。
行业数据：全球每年约6%的石油用于塑料生产，相当于消耗4亿吨原油（国际能源署数据）。
生物基塑料的崛起
原料类型：玉米淀粉（PLA）、甘蔗（生物PE）、藻类（PHA）等。
市场占比：2023年生物基塑料占全球塑料产量的1.2%，预计2030年增长至5%（欧洲生物塑料协会）。
回收再生塑料：
废塑料经分拣、清洗、熔融再造为颗粒，用于制造低端产品，如建材、服装纤维。
核心聚合物决定塑料性能
聚乙烯（PE）：结构简单，耐低温，用于塑料袋、水管。
聚丙烯（PP）：耐高温（120℃），应用于微波炉餐盒、汽车部件。
聚氯乙烯（PVC）：添加增塑剂后柔软，用于电线外皮、人造革，但焚烧释放有毒气体。
添加剂优化功能与外观
增塑剂：提高柔韧性（如DEHP用于软质PVC）。
阻燃剂：降低易燃性（溴化化合物用于电子外壳）。
着色剂：赋予颜色，部分含重金属（如镉红）。
健康争议：双酚A（BPA）用于聚碳酸酯（PC）可能干扰内分泌系统，多国已限制其在食品容器中的使用。
聚合反应：单体的化学键连接
加聚反应：乙烯→聚乙烯（PE），无需副产物。
缩聚反应：对苯二甲酸+乙二醇→聚酯（PET），生成水等小分子。
成型加工技术
注塑成型：将熔融塑料注入模具，生产精密部件（如手机壳）。
吹塑成型：用于中空制品（如饮料瓶），年产量超5000亿个。
挤出成型：连续生产管材、薄膜，效率高达100米/分钟。
案例：
特斯拉Model 3内饰采用再生PET纤维，单辆车使用45个塑料瓶。
日本东丽公司开发超薄PE膜（厚度0.01毫米），用于锂离子电池隔膜。
| 塑料类型 | 特性 | 应用场景 |
|---|---|---|
| PET | 高透明度、耐酸碱 | 饮料瓶、服装纤维 |
| HDPE | 高硬度、耐腐蚀 | 清洁剂瓶、地下管道 |
| PS | 脆性、易成型 | 泡沫箱、一次性餐具 |
| PC | 抗冲击、透光 | 防弹玻璃、眼镜片 |
特殊功能塑料：
工程塑料：聚酰胺（尼龙）用于齿轮、轴承，耐磨损。
特种塑料：聚四氟乙烯（PTFE）耐高温、低摩擦，应用于不粘锅涂层。
传统塑料的生态代价
微塑料污染：全球每人每周通过饮水摄入约5克微塑料（世界自然基金会研究）。
填埋与焚烧：填埋场中塑料降解需400年，焚烧释放二噁英（一级致癌物）。
可降解塑料的突破
PLA：以玉米为原料，需工业堆肥条件（60℃+湿度），180天降解90%。
PHA：由微生物合成，海水环境中6个月降解，成本是PE的3倍。
循环经济实践
德国绿点系统：企业支付回收费，覆盖90%包装物回收。
中国“限塑令”升级：2025年前禁止非降解塑料袋，推广竹纤维替代品。
化学回收技术突破
热解油化：1吨废塑料可产750升柴油（英国ReNew ELP公司）。
酶解工艺：法国Carbios公司实现PET酶解再生，纯度达食品级标准。
生物基材料创新
美国Bolt Threads研发菌丝体塑料，用于替代皮革与包装材料。
中国科学家利用CO₂合成聚碳酸酯，减少石油依赖。
全球政策加速转型
欧盟《塑料税》：非再生塑料包装按0.8欧元/公斤征税。
美国《国家塑料战略》：2030年前实现100%可回收或可堆肥塑料。