石油是由碳氢化合物（烃类）组成的混合物，其价值不仅在于燃料，更在于作为塑料工业的 “分子基石”。通过炼油工艺分离出的轻质烃类（如乙烯、丙烯）和芳烃类（如苯、甲苯），构成了塑料生产的核心单体：
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烯烃类：乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）占塑料单体总量的 70%，是聚乙烯、聚丙烯的直接原料
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芳烃类：苯（C₆H₆）用于合成聚苯乙烯（PS）、ABS 树脂，对二甲苯（C₈H₁₀）是生产聚酯（PET）的关键中间体
塑料的化学本质是高分子量烃类衍生物，其分子由成千上万个单体通过共价键连接而成：
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加成聚合反应（以聚乙烯为例）：
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催化剂
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乙烯单体（来自石油裂解）在催化剂作用下，通过打开双键形成长链聚乙烯分子，分子量可达 5 万 - 30 万
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缩合聚合反应（以聚对苯二甲酸乙二醇酯为例）：
对苯二甲酸（源自石油对二甲苯氧化）与乙二醇（源自石油乙烯水化）缩合，脱去水分子生成聚酯链，形成饮料瓶用 PET 树脂
原油在蒸馏塔中按沸点分离为不同馏分：
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轻质馏分（C₁-C₁₀）：通过蒸汽裂解生成乙烯、丙烯（塑料最主要单体），全球年产能超 2 亿吨
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重质馏分（C₁₁-C₂₀）：经催化裂化、重整转化为芳烃（如苯、甲苯），用于生产 PS、PET 等塑料
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蒸汽裂解装置：以石脑油或乙烷为原料，在 850℃高温下裂解生成乙烯（收率 30%-40%），是全球乙烯产能的核心来源（占 90%）
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催化重整技术：将直链烃转化为芳烃（如苯转化率 90%），为 ABS、PET 等塑料提供基础原料
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注塑成型（占塑料加工的 30%）：
通过螺杆将熔融塑料注入模具，冷却成型（如 PP 注射器），模具精度可达 ±0.05mm，生产周期 10-30 秒
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挤出成型（占 25%）：
用于生产管材（如 PE 水管）、薄膜，挤出速度 10m/min，单条生产线年产能可达 5 万吨
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分子特性：由 - CH₂-CH₂- 重复单元组成的长链烷烃，非极性分子决定其耐化学性
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分类及应用：
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LDPE（低密度聚乙烯）：
支链结构使密度降至 0.910-0.925g/cm³，柔软透明，用于保鲜膜（全球年用量 3000 万吨）、复合膜
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HDPE（高密度聚乙烯）：
线性结构带来高密度（0.941-0.965g/cm³），耐低温（-40℃不脆裂），用于牛奶瓶、排水管（占塑料管材 30%）
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石油消耗：生产 1 吨 PE 需 1.2 吨原油，2024 年全球产量达 1.25 亿吨，消耗原油超 1.5 亿吨
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立体化学优势：
等规 PP（甲基规则排列）占 90%，结晶度 60%-70%，赋予高熔点（165℃）和良好机械性能
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核心应用：
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汽车领域：保险杠（减重 30%，抗冲击强度 50kJ/㎡）、电池盒
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食品接触：唯一可微波加热的塑料（如乐扣保鲜盒），符合 FDA 认证
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分子结构：苯环通过酯键（-COO-）连接乙二醇链段，兼具刚性与韧性
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关键应用：
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饮料瓶：双向拉伸后拉伸强度达 200MPa，全球年用量 2000 万吨（占 PET 总量 55%）
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纺织纤维：1 吨 PET 瓶可生产 900kg 涤纶纤维，占全球合成纤维的 60%
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芳香环特性：
苯环赋予高透光率（88%-92%），但脆性大（缺口冲击强度≤15kJ/m²），需改性使用
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改性产品：
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ABS 树脂：丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物，抗冲击强度提升至 20kJ/m²，用于乐高积木、打印机外壳
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双酚 A 结构：
碳酸酯键（-O-CO-O-）连接双酚 A 单元，透光率 90%（优于玻璃），抗冲击强度 240kJ/m²（是亚克力的 30 倍）
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高端应用：
手机玻璃盖板（厚度 0.5mm，1.5 米跌落无破裂）、光学透镜、婴儿奶瓶（虽因 BPA 争议被部分替代，仍占高端光学材料的 70%）
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全氟分子结构：-CF₂-CF₂- 重复单元，C-F 键键能 485kJ/mol（高于 C-H 键 414kJ/mol）
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极端性能：
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耐温范围 - 269℃至 250℃，唯一可在液氦中使用的塑料
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表面能最低（19mN/m），不粘特性源于氟原子对碳链的全屏蔽效应，用于不粘锅、航空密封件
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原油消耗与对外依存：
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全球塑料产业年消耗原油超 6 亿吨，占石油总消费量的 8%
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中国石油基塑料占比 92%，原油对外依存度 70%，2024 年进口原油中 12% 用于塑料生产
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碳排放强度对比：
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难降解性的分子机制：
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PE、PP 等非极性塑料的 C-C 键键能 346kJ/mol，自然环境中需 200-400 年才能通过光氧化、生物酶解等缓慢分解
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微塑料（＜5mm）通过紫外线照射断裂，产生粒径更小的纳米塑料（＜100nm），可穿透生物细胞膜
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全球污染现状与影响：
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2024 年全球废弃塑料 4.5 亿吨，仅 12% 回收，1.4 亿吨填埋，1.5 亿吨进入自然环境
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海洋塑料垃圾年增 800 万吨，鱼类摄入微塑料率达 70%，威胁食物链安全
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甘蔗制乙烯：
巴西 Braskem 公司通过甘蔗乙醇发酵制乙烯，碳足迹较石油基乙烯降低 70%，2024 年产能达 50 万吨，用于生产生物基 PE
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玉米制乳酸：
聚乳酸（PLA）以玉米淀粉为原料，经糖化、发酵、聚合制成，土壤中 6 个月降解率≥90%，已应用于麦当劳可降解餐盒
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PBAT（聚己二酸对苯二甲酸丁二酯）：
己二酸（生物基，占比 40%）与对苯二甲酸（石油基）共聚，可完全生物降解，拉伸强度≥20MPa，用于快递包装袋
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近红外光谱（NIR）分选：
Tomra 5C 分选机识别准确率≥98%，0.1 秒内区分 PET、HDPE、PP，推动 PET 瓶回收率从 60% 提升至 80%（中国 2024 年回收量超 1500 万吨）
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摩擦清洗线工艺：
50℃碱性水清洗（pH=12）配合纳米海绵摩擦，标签胶残留≤0.1%，再生 PET 颗粒纯度≥99.5%，达到食品接触级标准
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PET 甲醇醇解技术：
−OCO
− C6
H4
−COO−CH3
OH
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CH3
OOC−C6
H4
−COOCH3
+HOCH2
CH2
OH
废 PET 瓶解聚为对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇，纯度 99.9%，可口可乐已实现 100% 再生 PET 瓶的商业化应用
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尼龙 6 化学回收：
通过酸性水解回收己内酰胺单体，再生尼龙 6 拉伸强度≥75MPa，用于汽车齿轮，实现 “地毯 - 地毯” 闭环
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国际法规倒逼转型：
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欧盟 “塑料战略”：2025 年饮料瓶再生塑料含量≥25%，2030 年所有包装 100% 可回收，违规罚款达年营业额 4%
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美国 SEC 气候规则：要求上市公司披露石油基塑料的碳足迹，推动企业转向再生料（如宝洁 2025 年再生塑料使用量提升至 50%）
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中国实践与技术突破：
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《“十四五” 循环经济发展规划》：2025 年塑料回收率达 50%，海南率先禁售一次性不可降解石油基塑料（涉及 PVC、PS 等）
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中石化 “净塑行动”：2024 年生物基塑料产能 50 万吨，替代石油基塑料减排 CO₂ 30 万吨，开发海洋回收 PE 用于汽车内饰
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智能化生产降本增效：
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数字孪生技术：万华化学建立聚合反应虚拟模型，能耗降低 15%，产品质量稳定性提升 20%
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AI 质检系统：通过机器视觉检测塑料颗粒杂质，准确率达 99.9%，缺陷漏检率从 0.5% 降至 0.05%
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功能化改性突破极限：
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导热 PP：添加石墨烯导热填料，热导率从 0.25W/(m・K) 提升至 1.5W/(m・K)，解决 5G 设备散热难题
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导电 PE：碳纳米管改性后电导率达 100S/cm，用于防静电包装材料
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“塑料银行” 全球布局：
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印尼 “海洋塑料银行”：渔民每回收 1kg 石油基塑料可兑换等值日用品，2024 年截留海洋塑料超 20 万吨，带动 5 万人就业
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碳交易与再生塑料融合：
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中国 CCER 市场：再生 PET 企业每吨 rPET 可申请 0.8 吨碳配额，按 50 元 / 吨配额计算，额外收益 40 元 / 吨，提升企业回收积极性
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单一材质包装：苹果手机壳采用单一 PP 材质，回收效率提升 40%，避免混合材质（如 PC+ABS）的分选难题
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可降解与石油基塑料协同：
开发 “石油基 + 生物基” 复合膜，兼顾强度与降解性，用于生鲜包装，废弃后土壤降解率达 60%
