塑料的材料科学

聚氨酯 (PU)

聚氨酯由异氰酸酯（酯）和二醇（二元醇）聚合而成。根据生产方法的不同，这种塑料可以呈现出非常不同的特性。
PU 通常以泡沫形式生产。保持其形状的软质泡沫特别适用于带软垫的家具；硬质泡沫则用于建筑行业。这种塑料也可用于制造油漆、粘合剂或弹性纺织纤维。但是，这种塑料很难循环利用，燃烧时会释放有毒物质（异氰酸酯、氢氰酸）。

用途：
床垫、汽车座椅、厨房海绵、隔热、汽车工业防锈、家具和地板涂料、纺织品（弹性纤维）

聚碳酸酯 (PC)

聚碳酸酯也属于聚合物，通常由光气和双酚 A 合成。由于 PC 具备特殊性质，它是一种重要的塑料，但由于其相对昂贵，所以仅在需要时使用，不属于大规模塑料。
聚碳酸酯是无色透明的。虽然它的耐化学性相对不佳，但是它具有优异的抗冲击性和防碎性。因此，PC 非常适用于光学和安全玻璃领域。但是，由于它含有双酚 A，所以这种塑料可能对健康有害。

用途：
CD 和 DVD、汽车工业、电子、眼镜镜片、安全帽

聚苯乙烯 (PS)

聚苯乙烯由无色液体苯乙烯聚合而成。这种塑料泡沫形式的商品名为聚苯乙烯泡沫塑料 (Styrofoam)。
PS 具有像玻璃一样有光泽的表面。它质硬且脆，这可能导致张力裂缝的形成。作为泡沫，这种材料主要用于隔热。由于会产生致癌物质，PS 主要在生产和加工过程中会产生问题。循环利用也很困难。

用途：
CD 珠宝盒、电缆绝缘、电器外壳、酸奶容器、包装箔、隔热、绝缘包装材料

聚乙烯 (PE)

聚乙烯通过气态物质乙烯（乙烷）聚合而成。可以通过不同的合成过程来影响材料的密度，产生以下三种类型：HDPE（高密度 PE）、LLDPE（线性低密度 PE）和 LDPE（低密度 PE）。
一般来说，PE 是一种很柔软的塑料，具有优异的化学稳定性。由于 PE 几乎不吸水且密度低，所以在水中可以漂浮在水面上。

用途：
HDPE：饮料箱、桶、瓶和小瓶、提桶、碗
LDPE、LLDPE：包装箔、塑料袋、电缆覆盖物、管

聚丙烯 (PP)

聚丙烯是由气体丙烯聚合而成的热塑性塑料。这种塑料通常被加工成纤维。
PP 是密度最低的大规模塑料，在水中也漂浮在水面上。它的稳定性和耐化学性与 LDPE 相似，但 PP 可在较高温度下使用。由于 PP 无臭且不刺激皮肤，所以广泛应用于食品和制药行业。

用途：
食品包装、家用电器、汽车零件、建造物、花园家具、人造草坪、手提箱外壳、医疗器具、塑
料袋

聚氯乙烯 (PVC)

聚氯乙烯由气体氯乙烯聚合而成。加入增塑剂后，这种很坚硬的塑料会变得有弹性。在 PVC 中用作增塑剂的邻苯二甲酸酯在材料所占比例可高达 70%。
PVC 是一种非常坚固的绝缘塑料，具有优异的耐火性，使其成为建筑行业的理想材料，特别是管道和窗户型材。另一方面，PVC 有很大的危害：包括致癌原料和不健康的邻苯二甲酸酯，燃烧时还会释放有毒的二噁英。

用途：
地板、排水管、窗户型材、密封件、管道、唱片、婴儿用品、游泳圈

聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)

聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇制成的聚合物的缩聚物。
在其无定形状态下，PET 是透明、轻质的耐冲击材料，主要用于制造软饮料瓶和水瓶。PET 也被加工成纺织纤维（微塑料颗粒）；它能保持形状，不易产生折痕，耐撕扯且防水。PET 具有较好的回收效益。但是，PET 瓶会将乙醛和锑释放到瓶内所含的液体中，这会产生问题。尽管如此，人们认为根据测量所得的数据，它不会对人体的健康构成危害。

用途：
瓶子、食品和化妆品包装、家用电器、机械工程、安全带、医疗植入物

生物塑料

自 20 世纪 80 年代以来，作为传统塑料的替代品，关于生物塑料的讨论和生产越来越多。长期以来，讨论的重点是生物降解性的生态影响，现在，经济方面的理由发挥着重要作用。随着石油价格的上涨，塑料行业对以生物为基础的塑料越来越感兴趣。
但是，“可生物降解”和“生物基”不应混为一谈。尽管这两种说法对“生物塑料”而言都不太准确，但是这两个术语代表的是两种非常不同的特性，它们可以组合在一起，也可以单独出现。

生物基塑料

如果塑料由可持续（植物）原料制成，那么这种塑料是生物基塑料。例如，生物基塑料可以由
淀粉、纤维素、糖、植物油、木质素和蛋白质制造。这些基本物质可能来自玉米、木材、糖或
土豆。
人们对生物基塑料也有批评的声音。对生物基塑料的批评与生物燃料非常相似：“罐子满了 - 餐盘空了”，这样会减少种植作物用于粮食生产的土地面积。同样地，对于生物基塑料是否真的比基于矿物油的塑料更环保，人们仍然在激烈争论。如果从这种塑料的整个生命周期来看（从种植到浇灌、收割、生产和运输），生物塑料的环保性未必会更好。

“生物性”是营销策略

许多生产者现在正在转向“生物性”材料，因为生态可持续性是一个很好的卖点。但产品并非总能履行承诺。例如，PLA 水瓶（由聚乳酸制成）实际上很难堆肥，而且如果错误地将其混入 PET 的收集中，可能会污染材料的循环利用。此外，生物塑料常常传达出错误的信息：即我们可以不假思索地继续消费。因此，人们对生物塑料是否有益有激烈的争论。

尽管每种塑料都有特定的性能，但是可以根据需要在生产过程中改善其性能，并通过与其他聚合物混合或使用添加剂来适应不同的需求。人们担心所用的一些物质会对健康和环境产生影响。现在，尤其是某些邻苯二甲酸酯（增塑剂）、双酚 A 和各种阻燃剂被认为很有问题。在这些物质中，有几种现在已被禁用，其他物质目前根据 2007 年生效的 REACH 法规（《化学品的注册、评估、授权和限制》，遵循“无数据，无市场”原则）进行审查。REACH 是欧盟通过的一项法规，旨在改善对人类健康和环境的保护，避免化学品可能带来的风险，同时提高欧盟化学工业的竞争力。该法规还促进了物质危害评估替代方法的使用，以减少动物实验。

由于没有针对塑料及其所含添加剂的强制性声明法律，生产者对材料的成分保密，消费者往往很难分辨有害产品和无害产品，基本上不可能检查产品是否遵守了相关禁令或限令。

双酚 A

双酚 A (BPA) 是在许多日常用品中很常见的工业化学品，多年来，它可能对健康和环境构成的危险一直是充满争议的话题。它是生产聚碳酸酯的主要原料，用于电气和电子设备的外壳、食品的瓶子和容器、光盘、医学领域以及其他用途。此外，由 BPA 制成的环氧树脂还作为清漆用来涂覆表面或涂覆饮料和食品罐、饮料容器和排水管的内部。BPA 也用作涂布热敏纸的添加剂，用于减缓 PVC 的老化过程，以及用作制动液中的稳定剂。这种物质具有高迁移率和激素样效应。含有这种材料的物品和涂料可能释放化学物质，可以通过食物或皮肤进入人体，甚至很小的剂量也可能对激素系统产生不良影响。主要的风险是影响性和生殖健康、导致糖尿病、肥胖症、心血管疾病以及影响智力发育和行为。

尽管欧盟当局强调正确使用双酚 A 是无害的，但其他国家不排除其损害消费者健康的可能性，并且更愿意采取更谨慎的做法。2008-09 年，对婴儿奶瓶和奶嘴的测试得到了令人担忧的结果。加拿大自 2008 年开始禁止使用由含双酚 A 的聚碳酸酯制造的婴儿奶瓶，欧盟自 2011 年开始也已经实施了类似的禁令。此后，各机构发布声明，双酚 A 对人体无害，但是同时仍在进行调查
研究。

儿童房中的塑料

婴儿用品、儿童玩具、儿童房中的家具应由无害材料制成，并应有公认的标志。例如，CE 标志只能确认产品符合不太严格的欧洲指南。更好的选择是具有受保护的质量认证并符合更严格要求的产品，尽管这些要求因国家而异。现在，无害或安全的产品通常都有清晰的相关标志。

在购买物品之前，消费者应仔细查看产品及其材料清单、制造商的声誉和原产地，以及产品的质量、坚固性和气味中和性。宁可买少量优质产品，不要买大量便宜产品，这可以作为一条很好的一般性原则。

微塑料

微塑料是塑料垃圾问题的重要组成部分，这个问题最近已经成为深入研究的课题。塑料微粒（目前的定义是小于 5 毫米；迄今为止发现的最小颗粒仅为 1/1000 毫米）以各种方式进入海洋。除了受摩擦和紫外线辐射影响而分解的塑料碎屑，制造塑料制品时使用的塑料颗粒也是这个问题的重要组成部分。由于粗心的处理（例如在运输过程中），使大量颗粒进入自然环境。
最近的研究还表明，由合成纤维（例如聚酯纤维）制成的纺织品，特别是绒面纺织品，在每次洗涤时最多会掉落 1900 个合成纤维。许多去角质产品中通常含有由聚乙烯制成的小塑料珠，这也会造成类似的问题。这些微粒从污水处理厂的过滤器中漏出，悬浮在废水中，通过河流到达海洋，污染海滩，或者作为污染物积聚并进入食物链。由天然材料制成的产品提供了重要的替代方案，因为这些产品会分解成几年内可降解的无害物质。

微塑料珠

去角质旨在刺激皮肤的再生，让皮肤看起来更年轻。毫无疑问，在社会上普遍流行的抗衰老战争中，面部和身体的去角质膏发挥着越来越重要的作用。机械去角质产品通常使用不溶于水的研磨剂 - 由塑料制成的微珠。替代方法包括由研磨的果实种子、愈合粘土和荷荷巴油制成的去角质材料，或者通常与油混合的盐或糖等水溶性颗粒，还有经典的去角质方法：使用刷子。

含微塑料珠的去角质产品：

含聚乙烯微粒的面部磨砂膏

含聚乙烯制成的大小不同的去角质珠的身体磨砂膏

替代方法：

洗面奶 + 海盐的去角质效果

含杏仁颗粒的身体磨砂膏

由木头和仙人掌制成的身体清洁刷

微纤维

1993 年，Patagonia 成为第一家使用再生 PET 瓶制造部分绒面服装的户外装备公司。这家有环境意识的公司自豪地表示，这是“向着更可持续发展系统迈出的积极一步，这个系统减少资源使用量，减少废物量，能更好地保护人类的健康。”此后，约有 9200 万个 PET 瓶已经被制作成服装。然而，最近关于废水中有微纤维的发现，向许多生产绒面套头衫和夹克的公司提出了挑战，他们要采取进一步创新措施来保护环境。

真丝、棉或美利奴羊毛等天然材料提供了重要的合成纤维替代品，包括用于运动服装。这款由新西兰美利奴羊毛制成的 T 恤不会产生刺痒感、没有气味、可调节身体热量且易于护理。洗涤过程中掉落的任何天然纤维都不会污染环境。

如果您想保留一些旧的绒面套头衫和其他有潜在危害的服装，但仍然想为没有微塑料的海洋做出自己的贡献，那么柏林的 Guppy Friend 公司可能会为您提供一个解决方案：他们生产的洗衣袋可以在洗衣时用作微塑料过滤器。通过这项创新，原来最终会进入水系统（在水系统中不能再过滤掉）的 99% 的微塑料被留在洗衣袋中，可以进行妥善处理。

邻苯二甲酸酯

邻苯二甲酸酯被用作增塑剂，主要用于 PVC 中，在材料中所占比例平均为 30-35%。邻苯二甲酸酯将这种本来硬而脆的材料变成柔软、有弹性的塑料。西欧每年使用约一百万吨邻苯二甲酸酯，其中最常见的五种是 DIDP、DINP、DEHP、DBP 和 BBP。
在我们每天使用的许多产品中，都能看到柔软的 PVC 及其包含的邻苯二甲酸酯的身影，例如地板、壁纸、浴帘、油漆和清漆、包装和化妆品、运动和休闲用品以及儿童保育产品和儿童玩具。在建筑行业，这种材料用于线缆、管道或密封屋顶；在汽车行业，用于底部保护、密封件、内
衬和卡车篷布；在医疗技术领域，柔软的 PVC 用于制作输液袋和导管，还用于制作片剂的肠溶包衣。
增塑剂不会被限制在塑料中，它可以通过与液体和脂肪的接触而挥发或溶解。人们怀疑在使用产品的过程中，大部分增塑剂会进入环境。邻苯二甲酸酯可以通过食物、唾液、呼吸或皮肤被人体摄入，还会在室内灰尘中积聚。
研究表明，一些邻苯二甲酸酯可能对人类繁殖构成危害，而人们怀疑其他邻苯二甲酸酯集中在环境中。欧盟已经宣布了几种增塑剂对人类的生殖系统有毒性，并禁止在儿童保育产品和儿童玩具中使用。

替代方法：

带有“蓝色天使”标志的油漆和清漆不含增塑剂。安全或无害的产品通常都有清晰的相关标志。

无卤素电缆和电线不含氟、氯、溴和碘，这几种化学物质在发生火灾时可能会产生类似于 PVC 的危险效应。因此，在人群聚集或需要保护珍贵材料的建筑中，这种电缆和电线越来越受欢迎。

由塑料制成的某些产品最终变成垃圾的可能性极高，其中主要是几乎立即被丢弃的包装。国际垃圾清理运动的报告显示，食品和包装行业的塑料碎屑通常以漂浮物的形式进入海洋。十种最常见的漂浮物包括塑料瓶、塑料袋、吸管、盖子和食品包装。

包装

全球生产的塑料约有三分之一（128.8 吨）用于包装。

使用塑料的主要原因是塑料在保护货物和降低破损风险方面有很好的实用性，而且塑料透明、重量轻，通常在产品净重中所占比例很小。这样可以节省运输成本并有利于 CO2 平衡，特别是在长途运输中。但是，产品包装的寿命长达几百年，而产品的使用寿命却很短暂，这明显是不平衡的。
超市的自助服务方式进一步加剧了这个问题，这种服务方式需要尽可能多的预先包装的商品。虽然业内为使用塑料进行辩护，提出塑料比其他材料更有利于生态平衡，但每一片水果或蔬菜、奶酪或香肠真的需要单独的塑料包装吗？

外带

在当今社会，人们似乎总是在前往某个地方的路上，“移动饮食文化设计”是这个社会一个明显的表现，其特点是“高效和方便”。

用于路上饮食的无处不在的便携式 PET 塑料瓶和包装，似乎让塑料行业发现了一个无穷无尽的市场，但不幸的是，这也对乱扔垃圾做出了决定性贡献。
许多零售商和快餐连锁店正在共同努力寻找更环保的替代品，但我们也可以在个人层面做出自己的贡献：使用非有害材料制成的可回收或可再填充的瓶子，带上装有自制食物的午餐盒代替快餐，举行野餐或派对时用环保材料和玻璃制品代替塑料杯。

塑料瓶

塑料瓶是由塑料制成的经典产品。因为塑料瓶重量轻（与玻璃瓶相比），它通常是“首选的瓶子”。但是由于塑料瓶不适合重新填充和重新使用，因此其使用寿命非常有限。一些国家已经在设法处理这种一次性物品，例如，提供特殊的处理系统对其进行适当地回收利用，让消费者支付瓶子押金然后将瓶子送回等等。幸运的是，在很多国家，打开水龙头就可以直接喝水。

塑料袋

20 世纪 60 时年代首次推出由聚乙烯或聚丙烯制成的塑料袋，这被认为是消费社会的象征。每年全球生产约 6000 亿个塑料袋；一位欧洲公民每年使用约 500 个塑料袋。这些塑料袋通常只使用一次，这与它们漫长的寿命形成鲜明的对比。薄塑料袋尤其会导致严重的生态问题。这种塑料袋很容易被风吹走，把许多土地变成塑料景观，它们还会被吹到河流和溪流中，最终进入海洋。在法国、印度和中国等一些国家，所有类型的塑料袋或轻质袋都被禁止使用。除了这种方法，通过征税和收费、回收利用或使用生物塑料来减少塑料袋数量的策略也正在进行测试。更加可持续的替代品包括纸袋、布袋、购物篮或使用寿命更长的塑料袋。