塑料的利弊及可持续发展对策.doc

塑料的利弊及可持续发展对策研究王东东西南大学工程技术学院2009级机械设计制造及其自动化1班摘要：塑料自当诞生之日起，就以其轻巧、耐用、美观等特点极大地丰富了人们的生活，使人们在各种方面备受益处。然而，由此引起的白色污染也日益严重，使人们在享受其好处时也不得不做深入思考，加强对塑料的研究，以及怎样防止白色污染。本文通过对塑料利弊的分析，阐述塑料对人们的生活和生产的影响，以及由此引发的白色污染问题，得出人们在享受塑料带来的便立时也要正视由此所引发的生态问题，塑料必须走可持续发展道路才会给人类带来美好的明天的。关键词：塑料；白色污染；生态；环保；发展。前言：塑料作为一种材料广泛使用于人们的日常生活及工程技术中，这也是为什么塑料是目前世界上产量最多、应用最广的高分子合成材料的原因。据统计，塑料的年产量全部高分子材料的70%以上，可见其在人们的生活中的地位是很高的。近年来，由于钢铁的价格不断上涨，而塑料以其在工程技术中能代替部分钢铁作为工程塑料使用，使人们对塑料越来越重视，这方面的研究也越来越多。1塑料的定义及其组成1.1塑料的定义塑料是一类以天然或合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定条件下，可塑性成型，且在常温下能保持其形状不变的材料。1.2塑料的组成1.合成树脂 合成树脂是塑料的最主要成分，其在塑料中的含量一般在40%100%。含量较大，基本上决定了塑料的性质。2.填料 填料又叫填充剂，它可以提高塑料的强度和耐热性能，并降低成本。填充剂可分为有机或无机两类。有机填料如木粉、碎布、各种织物纤维等，无机填料如石棉炭黑等。3.增塑剂 增塑剂可增加塑料的可塑性和柔软性，降低脆性，使塑料易于加工成型。如邻苯二甲酸酯类。4.稳定剂 稳定剂的作用主要是防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏，延长使用寿命。一般用量为千分之几。5.着色剂 着色剂的作用是为了是塑料制品具有美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。此外某些塑料还有阻燃剂，以阻止塑料的燃烧或造成自熄。2塑料的利弊塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的，其主要成分中是合成树脂，此外，还有各种添加剂，如填充剂、增塑剂、润滑剂、固化剂、着色剂等。塑料里边的添加剂对人体一般是有害的，而且如果塑料杯长期使用，里边的某些有害物质或者元素会通过媒介进入人体，危害人类的健康。塑料的优点很多，缺点也不少，对人类生产、生活的影响极大。2.1塑料的优点塑料具有光泽，部分透明或半透明，易着色，耐化学腐蚀，不与酸碱反应，加工容易，可大量生产，价格便宜，用途广泛、效用多，重量轻且坚固，而且部分具有耐高温、优异的绝缘性能。2.1.1塑料的力学性能塑料与传统金属材料相比，性能上有很大差别。虽然其力学性能不及金属材料，相差较远，然因其比强度比一般材料较高，所以塑料的力学性能也不能忽视。力学性能是决定塑料使用范围的重要指标指标之一。塑料制品在不同工作条件下会受到不同载荷的作用，故对塑料构件应有相应的性能要求。既然力学性能是决定材料的重要指标，那人们必须想办法去提高、改善材料的力学性能。塑料力学性能可以通过物理化学方法在塑料中添加某些物质，或者让某些元素与塑料中的某些成分反应来改善。(1).塑料的抗拉强度、弹性及延伸率与金属材料相似，塑料在拉伸试验中也可获得应力应变曲线，据此，可以了解塑料的力学性能。通过有关计算能得出与金属材料类似的抗拉强度、弹性模量及延伸率。根据不同塑料抗拉强度、弹性模量、延伸率的不同，可将塑料分为四类，即硬而韧的塑料、硬而脆的塑料、硬而强的塑料、软而韧的塑料。1.硬而韧的塑料：这类塑料具有良好的综合机械性能，弹性模量高，延伸率可达百分之几十至几百，如ABS、聚酰胺、聚碳酸酯等。2.硬而脆的塑料：这类塑料具有很高的弹性模量和抗拉强度，但延伸率很低，在2%以下，且无任何屈服点，如有机玻璃、酚醛树脂等。3.硬而强的塑料：这类塑料具有很高的弹性模量和抗拉强度，其延伸率较低（2%5%）。如聚甲醛、某些配方的硬聚氯乙烯塑料等。4.软而韧的塑料：这类塑料具有很高的弹性模量和抗拉强度，但是其延伸率很高（25%1000%）,断裂强度较高。如橡胶、四氟塑料。(2).塑料的压缩强度、剪切强度、冲击强度、疲劳强度及弯曲强度1.压缩强度 压缩强度主要用于区分塑料等级，在塑料产品设计是很少使用。热塑性塑料的压缩强度一般为50Mpa100Mpa。2.剪切强度 剪切强度对塑料薄膜或板料的使用特别重要，在设计时要重点考虑。玻璃布增强的热固性层压板的剪切强度为80Mpa170Mpa。3.冲击强度 热塑性材料的冲击强度一般在2kJ/m26kJ/m2（带缺口试样），热固性塑料如以木粉为填料的酚醛塑料则只有4kJ/m26kJ/m2（不带缺口试样）。4.疲劳强度 在塑料制品中，尼龙、聚甲醛等具有较高的抗疲劳性能，如在107次循环次数下尼龙的疲劳强度为12Mpa19Mpa，聚甲醛为25Mpa27Mpa。塑料的抗疲劳性随温度的上升而显著下降，经玻璃纤维增强后，则可大幅提高抗疲劳能力。5.弯曲强度 热塑性塑料中聚甲醛的弯曲强度为90Mpa98Mpa，尼龙为210Mpa，热固性塑料约为50Mpa150Mpa，玻璃纤维层压塑料可达350Mpa。(3).塑料的硬度与耐磨性塑料的硬度比金属低，但耐摩擦磨损性能远高于金属，如聚四氟乙烯、尼龙等具有自润滑性，而且强度较高，可用于制造轴承、齿轮等零件。(4).塑料的蠕变塑料的蠕变是指塑料在承受一定载荷时，除了开始瞬间的变形外，随着时间的增加，变形逐渐增大的想象。塑料是高分子化合物，当其承受一定载荷时，分子形状发生变形或分之间发生相对位移，从而导致塑料的蠕变。2.1.2塑料的物理、化学性能1密度与比强度 塑料较轻，相对密度介于0.832.2，远低于金属材料，所以这导致塑料的比强度比金属高，特别是发泡塑料，因内有微孔，质地更轻，相对密度仅为0.01。这种特性使得塑料可用于要求减轻自重的产品生产中，如飞机等航天领域。2热性能 一般塑料的耐热性在6080，最高瞬时温度可达1000以上。塑料的导热性一般约为金属的1/500，导热性较差，不宜用于制作具有散热性要求的零件。塑料的线膨胀系数比金属大3倍10倍，且热塑性塑料大于热固性塑料，尺寸随温度变化较大，不宜制作精度较高零件。3电性能 绝大部分塑料都具有优秀的绝缘性能，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等的电绝缘性可以与陶瓷和橡胶媲美。4耐腐蚀性能 绝大多数的塑料对酸、碱等化学物质都具有良好的抗腐蚀能力，且能稳定，能够长时间维持其各种物理化学性能。最有代表性的就是聚四氟乙烯，在“王水”中煮十几个小时也不会变质。2.2塑料的缺点1.回收利用塑料时，分类困难，经济上不合算。而且有的塑料难以回收，如方便面袋、一次性塑料袋等。所以塑料的回收较少，一般只有很少的一部分塑料得到了回收，而更多的塑料则是直接进入环境造成环境污染。2.燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，这种物质少量会导致失明，吸入有呕吐等症状，PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体，除了燃烧，就是高温环境，会导致塑料分解出有毒成分，例如苯环等。3.塑料是由石油炼制的产品制成的，消耗有限的石油资源。现在社会中石油消耗巨大，到目前为止石油还没有可以替代的资源，每年大量的塑料制品将消耗大量石油。4.塑料的耐热性能较差，且易于老化。除少数塑料能耐100以上温度外，绝大部分都低于100，且塑料长期处于高温时易变型。5.造成白色污染。白色污染危害：污染空气；火灾隐患；污染水体；侵占土地；影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；若牲畜吃了塑料膜，会引起牲畜的消化道疾病，甚至死亡。在塑料的这些缺点中，目前，对人类影响最大的就是由于废弃塑料造成的白色污染。3塑料的现状及发展趋势3.1塑料的现状目前塑料已成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础性材料，广泛用于社会生活的各个方面，无论是工业、农业都能看到塑料制品的身影。塑料制品更是广泛用于人们的日常生活，从人们的衣物、茶杯、椅子到计算机的外壳都离不开塑料。塑料作为一种新型材料，其使用领域已远远超越传统的三种材料，即钢材、水泥、木材。进入21世纪以来，中国塑料工业也取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。近几年，国内塑料行业的增长速度一直保持在10%以上。3.2塑料的发展趋势1高热传导率生物塑料 这种生物塑料除导热性能好外，还具有质量轻、易成型、对环境污染小等优点，可用于生产轻薄型的电脑、手机等电子产品的外框。2可降解塑料 虽然可降解塑料已经研究多年，但对可降解塑料的研究仍是未来的发展趋势。这是因为目前研发出的可降解塑料还仅停留在几个别种类的塑料上，还有很多种塑料是难降解的，这需要人们加强这方面的研究，争取早日去的突破，是塑料可降解技术广泛用于更多种类的塑料当中。3可变色塑料 可变色塑料是指在塑料中间包含微小的碳纳米粒子，从而光不只是在塑料小球和周围物质之间的边缘区反射，而且也在填在这些塑料小球之间的碳纳米粒子表面反射。通过控制塑料小球的体积，来产生只散射某些光谱频率的光物质，这样就可以避免在塑料制品中添加对人体有害的着色剂。4可降低汽车噪音的塑料 可降低汽车噪音的塑料主要可应用于车身和轮舱衬垫，产生一个屏障层，能吸收汽车车厢内的声音并且减少噪音，减少幅度为25%30%。现在高速铁路迅速发展，如果这样将该种能降低噪音的塑料应用于动车，将会使人们备受其宜。此外还可应由于飞机。5耐高温塑料 现在的绝大部分塑料都不耐高温，高温时易出现老化、变形或者塑料当中的有害物质以气体或融入到与其直接接触的物品当中对人类产生危害，所以耐高温塑料也是塑料行业的发展趋势。耐高温的塑料还可广泛用于航天领域，长期工作于较高温度的零件。4结论塑料由于质地较轻、比强度高、耐水、耐酸碱腐蚀、易加工、价格低廉,广泛用于社会生产生产中。目前，它和钢铁、木材、水泥已成为了现代工业的四大支柱材料。塑料的好处毋庸置疑，然而塑料制品所造成的一系列环境生态问题也不容人们的忽视。以前，由于人们的认识不到位，大量使用塑料制品，如一次性塑料袋、一次性饭盒等严重危害了生态环境。虽然人们现在已经认识到塑料制品的危害，并积极推出一系列措施来减少人们日常生活中塑料制品的使用，如超市塑料袋收费、开发可降解一次性餐具等，但是由于塑料制品的滥用和难降解已经造成了一定程度的白色污染，如江河湖泊里边的塑料废弃物、农田里边的薄膜等。虽然，塑料制品带来了环境污染、生态问题，我们是否因此而不再使用塑料制品了呢？当然不是！塑料制品已经渗透到了我们生活的各个方面，不可能因为会带来白色污染就不再使用了这不是从根本上解决问题的办法。从根本上解决问题的方法应该是开发可降解塑料，并加强塑料制品的回收力度。目前我们应该节约塑料产品的使用，减少使用一次性塑料袋，因为现在的塑料袋很多毕竟是难以降解的。如今，已经出现了很多的可降解塑料如生物降解型塑料、光降解塑料、光/生物双降解塑料等，这为塑料的发展使用提供了有利条件。同时还应加强塑料只凭的回收利用，这样才能更好的保护我们的环境，并且节约石油资源。总之，塑料有利也有弊，好处很多，缺点也很多。怎样开发出优异的塑料品种，并解决塑料的污染问题将会是以后塑料行业的发展趋势，使塑料制品更好地为人们服务，这需要全社会的共同努力。参考文献1汪大方.塑料的应用与回收.北京：科学技术出版社，2002.3G.Scott,D.Gilead.DegradablePolymers-principles&Applications,byChapmanHall,London.Chapter12,1995:2172454程华.现代材料中的塑料工业与人类的可持续发展.安徽教育学院学报，2003.5R.D.Leaveruch