塑料是當代工業最重要的材料之一，塑料應用涉及到很多學科，而高分子物理化學是其中非常關鍵的一個基礎，如果我們對這方面有一定的了解，那麼很多棘手的問題都會迎刃而解。

1. 塑料是什麼

塑料其實是一種混合物，它一般都由合成樹脂和填料、增塑劑、穩定劑、色母等添加劑組成，大部分人往往分不清塑料和樹脂的關系，模糊的将兩者等同起來，我們這裡先不去管那些添加劑，單單來看一下樹脂（也就是大衆認為的塑料）到底是怎麼回事，以下所述的塑料等同為樹脂，并且沒有特指均為熱塑性塑料。

2. 塑料是怎麼來的

各種塑料的名字往往是聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等，這意味着它是由單體通過聚合反應而形成的高分子聚合物，而聚合反應分為加聚和縮聚兩種，簡單來說，加聚反應中單體直接頭尾相連（也可能是頭頭相連或尾尾相連）形成大分子，而縮聚反應中每個單體必須砍掉一部分才能串聯起來，所以最直接的區别就是加聚反應無副産物，縮聚反應會生成小分子副産物。常見的塑料中PP、PE、PS等屬于加聚反應，PET、PC、PA等屬于縮聚反應。

3. 塑料的微觀結構

聚合物分子鍊很長，可以是光溜溜的，也可以帶有支鍊，空間形态一般不是伸直的，可能是卷曲的，可能是鋸齒狀的，也可能是螺旋狀的，這些形态由單鍵的内旋轉而引起，并且會随着加工條件和環境的不同而變化。由于原子間的鍵角和鍵長可以進行微小的變動，對于聚合物這種高分子結構來說就擁有的一定柔順性，這個特性決定了塑料的剛性，也決定着塑料耐溫性能。

4. 塑料的聚集态結構

分子鍊與分子鍊之間通過範德華力結合，亦稱為鍵間次價力，這個力容易被其他分子的作用或高溫破壞，宏觀表現為溶解于特定溶劑或高溫熔融。結構規整或鍊間次價力較強的聚合物容易結晶，如高密度聚乙烯(HDPE)、聚酰胺（PA），相反，結構不規整或鍊間次價力較弱的聚合物，如聚氯乙烯（PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等難以結晶。然而并不存在完全結晶的塑料，所以塑料僅分為半結晶和無定形兩種。

常見的半結晶塑料有：

HDPE、HTN、LDPE、LLDPE、LMDPE、PA、PA12、PA46、PA6、PA610、PA612、PA66、PA666、PA66T、PA6T、PA6T/61、PA6T/66、PBT、PE、POM、POM-HI、PP、PP/EPDM、PP/EPR、PP/PE、TPE、TPO、TPR、UHMWPE、VHMWPE

嚴格來講每種塑料都包含結晶和無定形兩部分結構，隻是這兩者的比例不同而呈現出不同的宏觀性質，無定形聚合物在不同溫度下可呈現玻璃态、高彈态和黏流态三種力學狀态，當聚合物處于玻璃态時，整個大分子鍊和鍊段的運動均被凍結，宏觀表現為剛性，聚合物處于高彈态時，鍊段可以在一定空間内發生運動，表現出高形變能力的高彈性，當聚合物處于黏流态時，所有分子鍊整體都可以發生相對運動，表現出流動性。

5. 殘餘應力到底是怎麼回事

我們都知道，塑料熔體凝固過程中由于收縮不均會産生殘餘應力，那麼從微觀角度來看是怎麼一回事情呢，熔融狀态時每個分子鍊都處于自由舒展狀态，而随着凝固的進行，大家争先恐後的發生折疊卷曲，然而高分子就像一團亂麻，大家都糾纏在一起，動作快的分子搶先折疊到位并趴下裝死不再動彈，殊不知它扯到了别的分子，而動作慢的分子其手腳被不同的分子拉扯而最終不能處于最舒服的姿勢，可是這部分悲催的分子并不就此罷休，它們要用力的進行抗争，這就是殘餘應力的微觀原因，産品剛打出來時的殘餘應力是最大的，慢慢的，各個分子根據自己的實力大小作出不同程度的妥協，有些分子被拉伸，有些分子被壓縮，這就導緻了宏觀狀态的翹曲變形，稱之為應力屈服，而這個時候要想矯正變形，最有效的方法就是把産品裝到治具上，讓它重新産生内應力，然後加熱到玻璃化轉變溫度以上（當然必須低于熔融溫度），這個時候雖然每個分子的位置不能大範圍活動，但是手腳有了一定的活動空間，然後大家都把手腳都擡一擡，誰也不拉扯誰，随着緩慢而均勻的冷卻，大家一起折疊到最舒服的狀态，至此變形消除，應力也消除，這個過程稱之為應力釋放。

6. 塑料等級分類

下圖所示的塑料等級金字塔涵蓋了主流應用的部分材料，越靠近頂端的材料越難聚合、耐溫性能越強、力學性能越好，當然價格也越貴。

我們通常使用的大部分材料為通用塑料和一般工程塑料，看上去并不是那麼高大上。這也意味着我們的産業還有很大的提升空間，新工藝、新技術将會源源不斷的湧現出來，那麼請問，你準備好了嗎？

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