提起塑料,应该每个人都不陌生,从儿童玩具到仪器容器,从电脑外壳到汽车部件,从牙刷牙缸到飞机零件,塑料制品在我们的生活中随处可见。但是也许很少有人知道,究竟什么样的材料才叫塑料?塑料都有哪些品种?塑料最早是什么时候由谁发明的?塑料工业是怎么发展到今天这种繁荣景象的?今天就让我们来全面了解一下我们生活中必不可少的材料———塑料。
塑料的英文名称“plastic”来自希腊语“plastikos”,意思是“成型”,“可成型”=“具有可塑性”,作为形容词经常被使用,就产生了“塑料”一词。“塑”的汉字本义是指“用泥土抟成人物形象”,“塑性”引申为“能自由成型”之意,“塑料”也就是具有可塑性的材料。
1926年3月,美国《塑料》杂志对塑料这样定义押“一种能塑造成各种形状的材料,不像非塑性物质那样需要切凿。”比较严格意义上的定义一般来说是指以树脂为主要成分,加入(或不加)增塑剂、填充剂、润滑剂,着色剂等添加剂,在一定温度和压力下塑造成一定形状,并在常温下能保持既定形状的有机高分子材料。其中树脂是指加工成塑料制品前的有机聚合物(通常是指人工合成的高分子),在常温下为固体或液体。树脂约占塑料总重量的40%~100%,其本性决定了塑料的基本性能,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。打个比方来说,塑料与树脂的区别就好比面包与面粉,面包加工之前的主要成分叫面粉,塑料加工之前的主要成分叫高分子树脂。
塑料与合成橡胶和合成纤维一起,作为以合成树脂为基础的三大合成材料,历经百年就达到了今天无处不在的普及程度,而且还在以不可思议的速度继续发展,不可谓不是人间奇迹!其中塑料集轻质、高强和价廉诸优点于一身,有60多个大类300多个品种,应用领域广泛,在很多方面成功取代金属、玻璃和木料,因而在合成树脂终端产品中占绝对优势(80%以上)。
1907年以煤焦油为原料的酚醛塑料面世,标志着塑料时代的正式开始。此后随着电气的普及,市场对绝缘材料的强烈需求推动塑料工业的飞速发展;石油炼制工业的兴起和石油化工的发展又给塑料工业注入了新鲜血液,尼龙丝袜的发明就像一次空前浩大的革命,把人们从天然织物的禁锢中彻底解放,成为包括塑料在内的合成材料工业的里程碑;二战后以石油产品为原料的树脂合成工艺迅速取代了煤化工在工业原料中的主体地位,各种塑料新品种如雨后春笋般涌现,让人应接不暇,真可谓是百花争艳,难说谁最美。塑料的普及给人们的生活带来了方便,带来了多样的色彩,同时也带来了对环境的危害。环保问题让人们对塑料产生了厌恶情绪,但科学研究是无止境的,高科技必然能让塑料和自然和谐相处!
塑料时代的开始———第一种合成塑料酚醛塑料(PF)的出现
任何商品都必须有需求才会有发展,塑料也不例外。第一种完全合成的塑料PF与19世纪后期一种天然的绝缘材料———虫胶有关。当时刚刚萌芽的电力工业蕴藏着绝缘材料的巨大市场,但产自于东南亚的虫胶由于供不应求而价格飞涨,当时化学家已经开始认识到很多可用作涂料、黏合剂和织物的天然树脂和纤维都是聚合物,即结构重复的大分子,开始寻找能合成聚合物的成分和方法。如果谁能发明一种能代替虫胶的廉价商品,那无疑将获得巨大成功。美籍比利时人列奥·贝克兰(LeoBaekeland)经过多年努力终于成为这个幸运者。
贝克兰是个天才的发明家,他1889年开始到美国从事化学研究,为纽约一家摄影供应商工作,几年后发明了Velox照相纸,这种相纸可以在灯光下而不是必须在阳光下才能显影。
1893年,贝克兰辞职创办了Nepera化学公司,后来经过两次谈判,摄影器材商柯达以85万美元(相当于现在1500万美元)的天价买断了Velox照相纸的专利权。
从1904年开始,贝克兰开始研究苯酚和甲醛的反应。
尽管早在1872年,德国化学家拜尔就发现了这个反应能产生一些粘糊糊的东西,但拜尔的兴趣在合成染料上,对这种东西不感兴趣。后来的科学家也对这个反应进行过研究,但因为无法精确控制化学反应没找到它的利用价值。
贝克兰解决了这个问题。他发明了一种名叫贝克利泽(Bakelizer)的实验装置,可以精确调节加热温度和压力,能有效控制化学反应。贝克兰用这种装置成功得到了酚醛树脂,将其模压后得到半透明的硬塑料,这种塑料不易燃烧,成型后不再熔化,也不能溶解到溶剂甚至是酸液中去。
他用自己的名字给这种新材料命名为贝克利特(bakelite),并于1907年7月14日注册了贝克利特的专利。从这一天起,第一种合成塑料———酚醛塑料贝克利特诞生了。贝克利只比他的英国同行詹姆斯·斯温伯恩爵士早一天递交专利申请,否则英文里酚醛塑料可能要叫“斯温伯莱特”了。酚醛树脂以煤焦油为原料合成,是世界上第一个人工合成的树脂,向粉状的酚醛树脂中添加木屑混合均匀后在高温高压下模压成型就得到了酚醛塑料。毫无疑问,它是人类所制造的第一种全合成材料,它的诞生标志着人类社会正式进入了塑料时代。它的发明被认为是20世纪的炼金术,它的发明人贝克兰于1924年被选为美国化学学会会长,被1940年5月20日的《时代》周刊称为“塑料之父”。
1909年2月8日,贝克兰在美国化学协会纽约分会的一次会议上公开了这种塑料。
1910年,他创办了通用酚醛塑料公司,在新泽西的工厂开始生产。任何东西只要畅销,很快就会有冒牌货出现。第一次世界大战后无线电、收音机等电气工业的迅猛发展更增加了对电木的需求,这样贝克利很快就有了竞争对手,特别是Redmanol和Condensite两种塑料,爱迪生曾试图用它们制成留声机唱片控制市场,但未成功。假冒酚醛塑料的出现使贝克兰很早就在产品上采用了类似今天“IntelInside”的真品标签。
1926年专利保护到期,大批同类产品涌入市场。经过谈判,贝克兰与对手合并,拥有了一个真正的酚醛塑料帝国。
1939年贝克兰打算金盆洗手,儿子乔治·华盛顿·贝克兰却无意从商,公司以1650万美元(相当于今天2亿美元)出售给联碳公司。
在酚醛塑料工业化后出现的第一个无色塑料是脲醛塑料,由奥地利化学家约翰在1918年制得,20世纪20年代曾在欧洲被用作玻璃代用品,后来常用于压制一般电工材料和生活日用品。
1920年苯胺-甲醛塑料诞生。这种塑料具有良好的耐水性、耐油性和高的介电性能,适用于制造绝缘材料。
到20世纪30年代,又出现了以尿素为原料的三聚氰胺-甲醛树脂,这种树脂制成的塑料比脲醛塑料硬度更高,有更好的耐水、耐热、耐电弧性,可作耐电弧绝缘材料。这三种塑料统称氨基塑料,它们都具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点,加入色料可制成彩色鲜艳的制品,俗称电玉。电玉和电木因其卓越的电绝缘性能,为推动当时电气工业和仪器制造工业的发展起了积极作用。
氨基塑料和酚醛塑料还有个共同特点———具有热固性,即受热固化成型后不能再重复加热软化冷却硬化的加工过程,制品只能一次成型使用,不能反复塑造,这样的塑料被称为热固性塑料,还有环氧树脂、不饱和聚酯也属于这类塑料。这类塑料尽管不可循环利用,但由于价格低廉又绝缘质轻,结实耐用耐腐蚀,所以直到今天仍然在我们的生活中随处可见。
塑料时代发展的里程碑———聚酰胺(PA)的发明
二十世纪的两次世界大战,既是人类社会的灾难,同时也是塑料工业发展的推动剂。一战后,伴随着高分子化学理论的逐步完善和煤化学工业的日益成熟,以及石油化工的方兴未艾,塑料工业飞速发展,现今最常用的60余种塑料中有将近20个品种在此期间工业化,在这段时期一类与热固性塑料截然不同的塑料品种———热塑性塑料大放异彩。
热塑性塑料顾名思义,就是可以经历多次加热软化冷却硬化加工过程的塑料。这种塑料制品经一次成型使用废弃后还能反复塑造再加以利用,因此也被称为可再生塑料。一次成型的热塑性塑料废弃回收后的废料被称为再生料。再生料不能再用作食品包装,但可在工业上广泛应用。我们日常生活中使用的大部分塑料都属于这类塑料。
20世纪30~40年代,热塑性塑料品种和产量急剧增加,聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)、尼龙穴即聚酰胺,PA雪、高压聚乙烯(LDPE)、氟塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、有机硅树脂等塑料制品相继工业化生产,并迅速广泛应用于机电、航空、汽车、建筑、农业等领域和日常生活中。在这些塑料新星中,最耀眼的明星莫过于聚酰胺,也就是诞生于杜邦公司的尼龙。
20世纪初,企业界搞基础科学研究还被认为是一种不可思议的事情,重视新产品研发的杜邦公司却认为科学研究才能推动工业生产。于是1926年,杜邦公司的研究主管查尔斯·斯泰恩建议开展一些基础研究。
1927年杜邦公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员。
1928年又成立了基础化学研究所,年仅32岁的华莱士·卡罗瑟斯博士(WallanceCarrothers)受聘担任该所有机化学部的负责人。斯泰恩的要求是押“只探求有关各种物质特质与性能的客观现象,不在乎发现的现象有什么具体用途。”卡罗瑟斯是伊利诺伊大学有机化学博士,于1924年博士毕业后先后在该大学和哈佛大学担任有机化学的教学和研究工作,他非常推崇当时还不被人接受的由德国科学家施陶丁格(H.Staudinger)提出的高分子学说。
1928年受聘到杜邦公司后,卡罗瑟斯以施陶丁格的高分子学说为理论基础,主持了一系列用聚合方法获得高分子量物质的研究。他先是发明了氯丁橡胶,后来又开始研究聚酯的聚合反应。
1930年,卡罗瑟斯的助手发现用乙二醇和癸二酸缩合制取的聚酯能像棉花糖那样抽出丝来,抽出的丝即使冷却后也不会变硬或断裂,长度可达原来的几倍,强度和弹性也大大增加。他们预感到,这种特性可以纺制纤维,但继续研究表明,从这种聚酯得到纤维只具有理论上的意义,因为它在100℃以下即熔化,而且特别易溶于各种有机溶剂,只是在水中还稍稳定些,因此不适合用于纺织。事实上后来英国的温费尔德(T.R.Whinfield雪在汲取这些研究成果的基础上,改用对苯二甲酸与二元醇进行缩聚反应,于1940年成功合成了聚酯纤维———涤纶,这对卡罗瑟斯不能不说是一件很遗憾的事情。
历史的车轮在飞速前进。杜邦的基础化学研究所成立后不到两年,美国经济就进入了大萧条时期。不过幸运的是,杜邦的基础研究项目即使在大萧条中也没有解散,但艰难时世也给卡罗瑟斯的实验室带来了更大的压力。他们必须研究出一种适销的合成纤维,代替已显过时的人造丝。卡罗瑟斯的团队已经提交了约60件专利申请,但正如新任研究主管埃尔默·博尔顿喜欢说的,这其中没有一项让他听到“现金出纳机的叮当声”。后来卡罗瑟斯把研究重点转向了聚酰胺,并于1931年申请了第一项聚酰胺专利(USP2130948)。
1935年初,他用戊二胺和癸二酸合成出的PA纤维强度和弹性超过了蚕丝,而且不易吸水,很难溶解,只是熔点较低,原料昂贵。
2月28日,卡罗瑟斯又用各含6个碳原子的己二胺和己二酸合成出PA66穴第一个6表示二胺中的碳原子数,第二个6表示二酸中的碳原子数雪,这种聚合物拉制的纤维外观和光泽不亚于天然丝,耐磨性和强度超过当时任何一种纤维,杜邦公司决定进行商品生产开发。但是要将实验室的成果变成商品,一是要解决原料的工业来源;二是要进行熔体纺丝过程中的输送、计量、卷绕等生产技术及设备的开发。
生产PA66所需的原料-己二酸和己二胺当时仅供实验室作试剂用,必须开发生产大批量、价格适宜的己二酸和己二胺,杜邦公司选择丰富的苯酚进行开发实验,到1936年终于研究出一种新的催化技术,可以用廉价的苯酚大量生产出己二酸,随后又发明了用己二酸生产己二胺的新工艺,解决了PA66的原料来源问题。杜邦公司还首创了熔体纺丝新技术。
1938年7月,杜邦公司完成中试,首次生产出PA66纤维。同月,以PA66做刷毛的牙刷投放市场,还取了个不同凡响的名字———“奇迹丛”。同年10月,杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维诞生了,并将PA66命名为尼龙穴Nylon雪,我国称为锦纶。尼龙后来在英语中成了“从煤、空气、水或其他物质合成的,具有耐磨性和柔韧性、类似蛋白质化学结构的所有聚酰胺的总称”。
杜邦制造的第一双尼龙丝袜参加了当年的纽约世界博览会。人们形容这种神奇的人造丝袜“象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美”。
1939年10目24日杜邦公司在总部所在地的百货商店首次公开销售尼龙丝袜,要求每人限买3双,还要提供当地住址,为此来自全国的时尚女性必须首先抢订城内的旅馆。
1940年5月15日,杜邦在全美首次发售尼龙丝袜,尽管每人限购1双,500万双还是当天告罄。
7个月内尼龙丝袜带来300万美元的利润!买不到的女人很多在裸腿上画纹路冒充丝袜。在一次民意调查中,尼龙丝袜是2/3的女人最想要的东西。到1940年5月,尼龙纤维织品开始遍及美国各地。不过两年后太平洋战争爆发,尼龙立刻从民用市场消失,主要用于生产降落伞、军用帐篷、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。战后尼龙刚刚回到民用市场的时候,爱美的姑娘们甚至都等不及回到家,在商店门口的台阶上就迫不及待地把刚买的尼龙丝袜套在腿上。这张老照片生动地再现了当时的场景。
从杜邦公司没有明确应用目的的基础研究开始,到改变人们生活面貌的尼龙的诞生,11年的时间,2200万美元的投资和230名科学家的努力,奠定了合成纤维工业的基础。尼龙的发明也成为企业办基础科学研究非常成功的典型。它使人们认识到:与技术相比科学要走在前头,与生产相比技术要走在前头;没有科学研究,没有技术成果,新产品的开发是不可能的。此后,企业从事或资助的基础科研在世界范围内如雨后春笋般出现,使基础科研的成果得以更迅速地转化为生产力。尼龙作为合成纤维成为轰动一时的超级明星。实际上就在PA66工业化当年,杜邦就用它制造纺丝机械的齿轮,但由于加工技术差,谈不上大规模使用。
1941年德国用柱塞式注射成型机加工聚酰胺,由于品种和产量有限,也没有太大的发展,直到二次世界大战后,才投入工业化生产。
1941年,杜邦公司首先开发出聚酰胺模塑料,加工成了齿轮、轴承和电线电缆等,到1948年杜邦生产的模塑制品和挤出制品已经达6种12个牌号。聚酰胺以其优异的耐磨性和耐腐蚀性为它作为工程塑料拓展了广阔的应用空间,用于代替金属在机械、化工、仪表、汽车等工业中制造轴承、齿轮、泵叶及其他零件。尼龙纤维之于PA塑料如同太阳之于恒星,前者的光芒四射尽在眼前,所以后者尽管同样耀眼夺目却让人感觉逊色许多。
在一战后二战前的几十年里,塑料原料逐渐从煤转向了石油。人们能从廉价的石油中合成出成千上万种新的用品,人们的生活从此变得多姿多彩,天然原料也得以多层次利用,创造了更高的经济价值。各塑料品种如雨后春笋般相继实现工业化,除了以尼龙纤维闻名于世的PA塑料,还有很多塑料品种在此期间问世并很快普及。比较著名的还有以下几种至今仍然产量很大的热塑性塑料。
(1)PS:1930年,德国法本公司解决了1911年就被英国人发现的聚苯乙烯工艺复杂、树脂老化等问题,在路德维希港开始用本体聚合法开始进行工业生产。
(2)PMMA:1931年德国的罗姆-哈斯公司首先建厂生产PMMA,取代了赛璐珞用作飞机座舱罩和挡风玻璃。
(3)PVC:早在1912年,德国化学家科莱特(FritzKlatte)就已经发明了PVC并申请了专利,但直到1925年专利过期,科莱特和他所在的GreisheimElectron公司也没能想出PVC有什么用途。然而就在一年后,即1926年,美国化学家西蒙(WaldoSemon)独立发明了PVC,并且发现这种材料具有优良的隔水性能,非常适合做浴帘。于是Semon和他所在的B.F.Goodrich公司将PVC在美国申请了专利,就这样PVC开始被大量生产应用。
1931年德国法本公司采用乳液聚合法实现PVC的工业化生产。
1933年西蒙又发现用高沸点溶剂和磷酸三甲酚酯与PVC加热混合,可加工成软PVC制品,这才使PVC的实用化有真正的突破。英国卜内门化学公司(帝国化学公司)、美国联碳公司及固特里奇化学公司几乎同时在1936年开发了氯乙烯的悬浮聚合及PVC的加工应用技术。从此,PVC一直是重要的塑料品种。
(4)LDPE:1933年英国卜内门化学工业公司在进行乙烯与苯甲醛高压下反应的试验时,发现聚合釜壁上有蜡质固体存在,从而发明了聚乙烯,1935年该公司又发明了可控高压聚乙烯合成方法,并于1939年开始用高压气相本体法生产LDPE。
(5)PTFE:被称为塑料王,又叫泰富隆或者氟塑料,在1943年开始由美国杜邦公司首先推向市场。
这一时期的塑料不但品种多样,而且产量剧增。世界塑料总产量从1904年的1万吨,猛增至1944年的60万吨,1945年贝克兰死后一年,仅美国的塑料年产量就已经超过40万吨。
塑料时代的大发展———二战后百花争艳
二战期间战争对合成橡胶的强烈需求极大的推动了石油化工和高分子材料研究的进展。高分子材料主要是指以合成树脂为原料的合成纤维、塑料和合成橡胶,其中80%的合成树脂用来生产塑料。战后仅1946-1950五年间,平均每年在中东发现的石油资源就多达270亿桶,为当时世界石油年产量的9倍。
60年代石油价格每桶1.5美元。在50-60年代,世界各国出现汽车、电视机、电冰箱、洗衣机“四大件”购买热,这些都离不开以合成树脂为基础以塑料为代表的合成材料。因此,从这段时期开始,世界石油化工得到迅速发展,合成树脂的原料逐渐从煤焦油到转为石油化工产品。欧美日各国开发成功了很多关键性的新技术,使得更多的塑料品种投入了工业生产,在这期间最著名的就是齐格勒-纳塔催化剂的发明,使聚烯烃(主要包括PE和PP)成为世界上产量最大的塑料,也使人们从此能够按照需要者的要求来设计高分子的结构,从而优化产品性能。齐格勒和纳塔也由于这项了不起的成就获得了1963年的诺贝尔化学奖。
齐格勒是德国化学家,他在1953年发现用烷基铝和四氯化钛作催化剂,可以生成一种不同于之前工业化的聚乙烯。
1939年工业化的LDPE由于在高压下制成,分子结构像树枝一样枝枝杈杈很多,因而分子排列不整齐,材料的密度低,性质软,熔点低,只适合做食品包装袋、软管等东西。而齐格勒发现的这种PE分子结构像细线一样没有分叉,分子能排列得整整齐齐,还能结晶,因此密度高,熔点高,强度高,能做如桶、瓶、管、棒等需要硬度高的东西,现在被称为HDPE。齐格勒本人当时尚未认识到他的发明的重大意义,只申请了乙烯聚合的专利。后来齐格勒的工作引起了意大利化学家纳塔的极大兴趣。纳塔改进了齐格勒所用的催化剂,使之能适用于丙烯的聚合,并且得到了高产率、高结晶度、能耐150℃高温的PP,这种新产品被称做定向PP。纳塔还是X射线衍射结构分析方面的专家,他在这方面的工作使人们得以深入了解聚合物的结构与性质间的关系,这一点极为重要。从此人们可以有目的地设计高分子结构以满足预期要求,合成材料的品种更加多样化,尤其是聚烯烃塑料系列,到70年代已经形成了世界上产量最大的塑料品种,至今仍然在各塑料品种的产量中名列榜首,约占全部塑料产量的三分之一。
科学技术一旦获得重大突破,工业发展的速度将是惊人的。
20世纪40年代尼龙和涤纶的问世使人造纤维的产量很快就超过了当时的羊毛产量,二战后尤其是1958—1973年的16年中,塑料工业在丰富廉价的石油化工产品推动下飞速发展,1970年时产量已经高达3000万吨。除产量猛增外,塑料品种还呈现出百花齐放的特点:
①由单一的大品种通过共聚或共混改性,发展成系列品种。如PVC除生产多种牌号外,还发展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等。
②开发了一系列高性能的工程塑料新品种。如聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、ABS树脂、聚苯醚PPE、聚酰亚胺PI等。
③广泛采用增强、复合与共混等新技术,赋予塑料更优异的综合性能,扩大了应用范围。
塑料因其廉价、质轻、绝缘、不腐、不锈等诸多优点,以惊人的增产速度(每年增加12—15%)逐步代替着金属、木材与水泥等结构材料,其产量在20世纪50年代就已经超过了铝,随后又超过了铜和锌,70年代已接近木材和水泥的产量,80年代初在体积上已经超过了工业时代的代表———钢,1991年世界塑料原料(树脂)产量首次突破1亿吨,2003年已经突破2亿吨。
塑料与生活———爱也塑料,恨也塑料
塑料制品的发明,不仅提高了人类现代生活的质量,也推动着人类社会文明的进步。与人民生活息息相关的吃、穿、住、行、通讯和娱乐等各个方面均已和塑料制品结下了不解之缘,使塑料在丰富人们生活的同时也给人们带来了方便和实惠,成为人们日常生活不可缺少的一部分,可以说凡有人群的地方就可见到塑料制品。世界塑料的人均年消费量1970年为8kg,1980年为13.4kg,1995年已达22.5kg,工业发达国家已经超过50kg。人均塑料消费量最多的国家是美国、比利时和德国,2001年时已超过150kg。
自古以来,用作衣料来源的不外乎棉麻丝毛等天然纤维,但是它们的增产速度远远落后于人们的需求,合成纤维的出现使人们发现煤和石油中的东西竟然可以通过化学反应造出和天然纤维相媲美的衣服,因此合成纤维也被人们称为化纤。化纤和塑料都是以合成树脂为原料加工成的不同形态的制品。轰轰烈烈的尼龙袜革命在使尼龙广为人知的同时促使更多的化纤和塑料产品推向市场,最常见的用作服装材料的除了尼龙纤维(锦纶),还有以“的确良”而家喻户晓的涤纶———聚酯纤维,俗称人造毛的腈纶———聚丙烯腈纤维,亲油疏水又结实耐用的丙纶———聚丙烯(PP)纤维,吸水性好有合成棉花之称的维纶———聚乙烯醇(PVA)纤维,以及弹性好以莱卡闻名的氨纶———聚氨基甲酸乙酯纤维。这些合成纤维和天然织物混纺后既能保持天然织物的优点又能克服其缺点,因此问世不过数十年就和天然纤维平分天下了。有统计表明,1996年世界合成纤维产量已经同世界棉花总量持平,达到1900万吨。还有一些有特殊性能的合成纤维,像美国杜邦公司推出的聚酰胺(PA)纤维Kevlar能用于制造战场用的头套和盔甲等防护用品,以及警察防弹背心。
PI纤维能耐两三百度的高温,还能防辐射。各种鞋底材料也大量采用塑料制成,大家熟知的耐磨鞋底有聚氨酯(PU)塑料和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)塑料等。结实漂亮、式样繁多的PVC,PE,PU塑料凉鞋、拖鞋、雨鞋、矿工鞋早就让草鞋退出了历史舞台。另外,用于方便挽取衣物的塑料薄膜购物袋也随处可见。塑料首饰因其价廉而又漂亮现在被广泛用在衣服的装饰上。女士们钟爱的头花大都是丙烯酸酯塑料(亚克利)或者不饱和聚酯塑料制成的。
食者,万物之始,人事之本也。又有俗语说“民以食为天”,可见吃的重要性。但在过去几千年来,人们习惯于春夏秋冬对果蔬生长的限制,暂时吃不完的食品只能靠风干或腌制的方法来保存。随着社会文明的发展,食物出产的时间和食品保存的寿命都能通过科技手段来改变,在这方面塑料也立下了汗马功劳。有了塑料大棚,我们一年四季都能吃上新鲜水果和蔬菜;有了ABS塑料板材作内胆的冰箱,炎热的夏季食物也不会腐烂;有了PE保鲜膜和PP保鲜盒,水果和蔬菜不易脱水变干,食物也不会串味;有了各种耐清洗又耐高温杀菌的塑料餐具,我们不用再担心瓷碗的碎片划伤手;有了无毒的塑料食品包装袋,才会有超市货架上琳琅满目的小食品;有了透明的PET塑料瓶,各种饮料、瓶装水让人们在喝开水和鲜果汁之外有了更多选择。可口可乐曾经在上世纪70年代宣称玻璃瓶是最好的包装材料,只有玻璃瓶才能真正保持温度与气泡间的平衡,可90年代铝罐成本狂涨,玻璃瓶回收又让可口可乐难以全球化,于是塑料瓶被推到了前台,当时《商业周刊》将此列为全球化的100个细节之一。而啤酒业却将此称为与饮料界彻底分道扬镳的标志。但塑料的多样化使啤酒瓶这一玻璃器具的重要阵地也面临失守的危险。
1999年瑞典人成功把一种具有优异阻隔性能和抗紫外线辐射性能的聚萘二甲酸乙二酯穴PEN雪塑料啤酒瓶推向市场,目前PEN塑料啤酒瓶已经在北欧市场上站稳阵脚。有了这种不易碎的啤酒瓶,人们就可以通过它把啤酒带进体育场、电影院等人员密集的地方而不用担心喝完酒的瓶子会伤人。
除了用于食品包装之外,塑料因其密度小(约为天然石材密度的1/3~1/2熏约为混凝土密度的1/2~2/3,仅为钢材密度的1/8~1/4),比强度高(玻璃纤维增强塑料复合材料———玻璃钢的比强度超过钢材和木材),导热性低(泡沫塑料的导热系数接近于空气),耐酸碱盐腐蚀,绝缘,装饰性好等优点,在建筑材料和装修材料中也大展身手。最常见的有塑料门窗、管材、扶手、扣板、地面卷材、地砖地板、卫生洁具和泡沫塑料等。
PVC塑料是塑料建材的多面手,我们房间所用的塑料门窗、管材、扶手、扣板、地面卷材、地砖地板和泡沫塑料都是PVC做成的。我们生活饮用水常用的管材是无毒的PE和PP塑料。目前市场上最流行的塑料自来水管———PPR水管就是PP塑料的一种。如今我们的厨房台面和浴室里的玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)卫生用具洁白如玉,漂亮又结实,已经逐渐代替陶瓷和金属卫浴,成为时代的潮流。
在21世纪的今天,人们出行讲究快捷、便利和安全。各种交通运输工具上的塑料制品随处可见。先进技术制造的塑料复合构件具有高比强度、高比刚性、造型美观、耐候性强的特点,不仅可减轻交通运输工具的重量,还有减少加工工序、降低能耗、多用途、提高安全性能、可回收利用的优势。在全球能源紧缺的今天,其意义重大。人们最常用的交通工具就是汽车。塑料在汽车上的用量已经超过了汽车总重量的10%,在欧美日等国甚至已经达到了20%以上,而且越是高档的汽车,塑料的用量越多,比如奥迪A2型轿车的塑料件总质量已达220kg,占总用材的24.6%。减重节能效果最明显的交通工具当属飞机。据专家计算,飞机的重量每减轻一吨,就可节省300至400公斤燃料,所以飞机上的塑料是降低成本的大功臣。
飞机上的座舱盖、风挡及舷窗全是被称为有机玻璃的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料或者PC塑料制造,飞机内部的坐椅,行李仓等等都是多种塑料合金制品,美国B-777客机的尾翼也是塑料制品。而特种塑料聚醚醚酮穴PEEK雪已被用在美国波音飞机的发动机上。在今年7月刚刚面世的波音787梦想飞机上,碳纤维复合材料(即碳纤维增强塑料CFRP)取代铝成为该飞机的主体材料。军用飞机和宇宙飞船上也能找到塑料的影子。
美国的F-22隐型战机的机体以及日本F2型战斗机的主翼和机体都是由塑料部件构成。宇宙飞船返回地球大气层的时候由于和空气的摩擦,表面温度高达五千多度,由于它披着一种特殊的隔热效果极好的塑料外衣,这样在如此高温下只有塑料外层化为灰烬,而飞船内部却安然无恙。
现代生活离不开通讯,通讯设备也离不开塑料。世界上任何一部电话和手机都被包裹在塑料外壳里,任何一根电线、网线和电话线也都披着塑料外衣,甚至一统天下的玻璃光纤在短距离通信方面也已经被塑料光纤所取代。互联网和塑料外壳的电视电脑使看电视和上网成为人们一种重要的娱乐休闲方式,人们足不出户就能观看精彩的足球比赛,欣赏旖旎的自然风光,了解缤纷的大千世界。科学家还在尝试用成本低廉且柔软的塑料芯片取代这些电器内部的硅材料。很难想象如果没有塑料,怎么可能有电视电脑和互联网的普及。
爱好体育运动的人们也不会忘记塑料的好处。最早的人造塑料赛璐珞就是为了成为台球原料而问世的,如今绝大部分球类、高尔夫球杆、钓鱼杆、滑雪板等用具都是采用塑料制造的。
2004年3月,德国2006年世界杯足球赛组委会在德国向公众展示了一个巨大的足球模型,这个庞然大物是由乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)制成的32块塑料薄板构成,高达20米,很轻,能轻易拆装。在它内部设有极具艺术性的大屏幕,运用尖端技术设计的各种强光变幻多彩,还有实景图像和各种人机对抗游戏。球体内部可装配20个像束头、4800米多媒体电缆连线和40个扬声器系统。当夜幕降临,几台20000瓦的液晶显示屏发出耀眼的光芒,给人以更远更广的视觉效果。这个塑料足球模型在举办2006年世界杯赛的所有城市间巡回展示后引起了轰动。
孩子们也是塑料制品的受益者,儿童玩具中有80%是用塑料制成的。
历史的发展证明,任何一种新材料的出现,都会给人类的生活带来翻天覆地的变化,都促进了人类文明的巨大飞跃。从石器时代到青铜时代再到铁器时代,都是以新材料的出现和使用为标志的。
20世纪以来以塑料为代表的高分子合成材料的出现,使几千年来的无机材料和金属材料在它面前都显得暗淡无光,任何一种材料都无法像塑料那样,短短百年间就活跃在普通大众的日常生活各个领域。正如伦敦科学博物馆馆长苏珊·莫斯曼所说的,“塑料的故事是过去百年材料世界的核心线索之一。有了塑料,才有消费革命,收音机、电视、计算机、合成纤维、一次性用具才得以大量生产。”但也正因如此,人们已经不再反复使用塑料,塑料成为用过即作为垃圾丢弃的消费品,即或是大型成型件,最后也会随着产品的损坏而被丢弃。
人类的这种严重浪费资源的做法给我们赖以生存的地球环境带来了严重的破坏也给人们自身的健康带来了潜在的危害。
说起塑料的危害,首当其冲就是大家耳熟能详的“白色污染”。“白色污染”主要是人们把各类生活塑料制品随意乱丢乱扔造成的,由于这些塑料制品难于降解处理,以致造成了城市环境的视觉污染,同时由于它们不能像草木一样被生物降解,还常常引起动物误食,并造成土壤环境恶化。
1970年到1987年间,人们调查了太平洋海域的543只白额鹱等大型海鸟。由于它们分不清塑料与海草,竟在其中458头胃中找到了塑料类物品,海龟的胃中也有。由于塑料制品在动物体内无法被消化和分解,以致误食后即能引起胃部不适、行动异常、生育繁殖能力下降,甚至死亡。我国的某些动物园就曾发生过动物误食游人丢弃的塑料食品袋致死的不幸事件。农田里的废农膜、塑料袋等也同样会引起牲口误食因厌食而死亡。此外,当它们长期残留在农田中后,既会影响土壤透气性,阻碍水分流动和作物根系发育,还会缠绕农机,影响田间作业,长此下去又能影响深层土壤,使土壤环境恶化,进而威胁人类生存。
废弃塑料对海洋的污染已经成为国际性问题。海洋漂浮物中PS泡沫占22%,其它塑料占23%。这些废弃塑料不但会缠住船只的螺旋浆,损坏船身和机器引起事故和停驶,给航运造成重大损失,而每清除1吨海上垃圾要用去清除陆地垃圾10倍的花费。
1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾,耗资1200万港元。由玻璃钢制成的中、小型船身,当船只一旦报废就很难处理。在日本每年约有3000只这类废船被丢弃在港岸,既影响观瞻,又影响渔业,成为日本沿海的一大公害。
不过科学家既然发明了塑料,总是会有办法解决塑料污染的问题的。近年来欧美日等发达国家已经开始重视废弃塑料的资源化,发展了多种废弃塑料的利用方法,主要包括:
1雪直接作为材料这是一种物理再循环。对于材料为PP、PE、PVC等废弃的热塑性塑料制品,可以在进行分类、清洗后再通过加热熔融,使其重新成为制品。然而收集到的废塑料制品,常常由于所用材料无法迅速辨认而给再利用带来困难。比如极性的PVC与非极性的聚烯烃是不能很好混熔的,即或暂时熔在一起,也会很快破裂,而且即使是同一品种不同型号的塑料也不能发挥其应有特性,因而废塑料的分类成为再利用的一大障碍。为了解决上述困难,一些国家已经开始在制品上印刷或模压所用材料种类的标志。最常见的可回收用塑料有:聚酯PET、高密度聚乙烯HDPE、聚氯乙烯PVC、低密度聚乙烯LDPE、聚丙烯PP和聚苯乙烯PS。对于热固性塑料制品,由于它的不熔、不溶性,再利用的途径主要是把它粉碎后加入粘合剂作为加热成型产品的填料。
(2)制单体和燃料油这是一种化学再循环。塑料用的合成树脂都是由各种各样的单体通过不同的聚合反应制成的,如果能把聚合成的树脂再转变成单体,则被看成是一种绝对循环,但目前只有有机玻璃(PMMA)的加热分解和聚酯的醇解比较容易实现。不过,由聚烯烃类制取乙烯、丙烯等单体的工艺也在研制中。
对于难制成单体的废塑料可以用来制造燃料油,其方法是将它放入外热式加热炉内,以分子筛等硅铝酸盐为催化剂,在加热到430℃~460℃时,即裂解成低分子的石油烃,再通过分馏便得到汽油、煤油、柴油等有用的液体燃料。但这时不应使用含氯、含氮类废塑料,否则会产生氯化氢、氢氰酸等有害气体,腐蚀设备和污染环境。
(3)制燃料气这是一种热再循环,但严格地说它不是再循环,只是有效地利用了燃烧时产生的热能而已。所用的方法实际上是类似古老的烧木炭的热裂化工艺,通过内热式反应器来制造燃料气体。热裂后得到的氢和C1~C4气体烃可直接供加热燃烧。
作为液体燃料的石油,如果先制成塑料,然后再燃烧废弃的塑料,不但可以降低原油消耗,而且从做功效率来看也是极有意义的。
塑料对人体健康的危害在20世纪60年代中期就开始引起人们的重视。从事PVC树脂制造的工人常常会得一种被称为“肢端骨溶解症”的怪病,也就是这些工人手指前端的骨头会慢慢溶化掉,而且还会出现手指麻木、刺痛等所谓白蜡症(雷诺氏综合症)。专家们发现罪魁祸首是PVC塑料中残存的氯乙烯单体!当人们接触氯乙烯单体后就会发生手指、手腕、颜面浮肿,皮肤变厚、变僵、失去弹性和不能用力握物的皮肤硬化症,同时还有人出现脾肿大、胃及食道静脉瘤、肝损伤,门静脉压亢进等症状。更可怕的是70年代后又在一些PVC生产厂中发现有人患有一种极少见的肝癌—肝脏血管肉瘤。此后业界虽然尽量控制PVC树脂中单体的含量,但并未彻底解决,故在1975年美国首先提出禁止用PVC塑料包装食品和饮料。后来人们用无毒的PE和PP塑料代替有毒的PVC食品袋,但在我国,有些小商贩为了降低成本,把从非正规厂家买来的回收PVC做成的廉价彩色塑料袋当作食品袋使用,对人们的身体健康造成了潜在的损害。因此我们应该提醒大家,要正确使用塑料袋,不要用彩色塑料袋盛食品,也不要把热腾腾的熟食放在塑料袋里,因为高温下塑料袋中有毒的添加剂就会渗到我们的食品上,给我们的健康造成危害。我们应当尽量减少一次性塑料餐具的使用。任何一次性餐具不仅不利于环保,也是对资源的最大的浪费。我们在日常生活中,不应过度依赖塑料袋。目前在欧美很多城市,禁用非生物降解塑料袋已经成为法律被付诸实施,更多城市则采取超市塑料袋收费的限用措施来逼迫人们少用塑料袋。
塑料与工业———相互依存
塑料工业的发展离不开煤和石油。早期的塑料都是以煤化工为基础,从煤焦油中提取所需原料,后来随着1936年石油催化裂化技术的开发,以低分子烯烃为原料的塑料品种迅速发展壮大。
1941年美国研究成功由石油轻质馏分催化重整制取芳烃的新工艺,开辟了苯、甲苯和二甲苯等重要芳烃的新来源(在此以前,芳烃主要来自煤的焦化过程),更加速了塑料工业以石油化工产品原料代替煤化工产品原料的进程。战后的欧洲也很快开始转用石油化工产品用作塑料原料,并开发成功了一些关键性的新技术,如20世纪50年代齐格勒-纳塔催化剂发明及其在PE和PP生产中的应用,这样廉价的原料供应、可靠又有发展潜力的生产技术和产品广泛的应用范围三个因素的综合,实现了由煤化工向石油化工的转换,完成了化学工业发展史上的一次飞跃,进而推动塑料工业的飞速发展。
70年代后,随着世界各国国民经济和石油化工业的发展,合成树脂的生产规模不断扩大,工艺技术不断提高,产品种类也不断增加,到20世纪末塑料工业已成为对世界经济具有巨大影响的产业。可以说,塑料工业的飞速发展是站在石油化工的肩膀上。尽管如此,用于生产塑料的石油用量也仅占石油总量的不足10%。
塑料工业本身包括三个生产系统:塑料原料的生产,塑料制品的加工,塑料成型机械穴包括模具雪的制造。三个生产系统互相依存,缺一不可。塑料原料指的是合成树脂和各种塑料添加剂。合成树脂在做成塑料之前只是无用的粉末、颗粒或液体,不过有的树脂可直接用于加工成型,故常是塑料的同义语,因而前文所述的一些塑料品种的发明年份实际上是其合成树脂的发明年代,合成树脂的产量也基本就是塑料的产量。大部分塑料制品都是往合成树脂中添加了增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂等助剂以后做成。从最早的塑料开始,人们就已经利用各种塑料添加剂,木屑作为填充剂使酚醛塑料更为结实耐用,如果没有磷酸酯类高沸点溶剂的增塑作用,也许今天PVC还躺在化学家的实验室里睡大觉,由此可见添加剂对塑料制品的质量也起着重要作用。
塑料加工工艺及塑料机械和模具对塑料制品的质量也有举足轻重的作用。
塑料的成型加工是指由合成树脂制成最终塑料制品的过程。加工方法(通常称为塑料的一次加工)主要包括模压成型、注射成型、挤出成型、吹塑成型等成型技术。不少塑料加工技术都由借鉴橡胶、金属和陶瓷的加工而来。
最早的塑料加工方法是模压成型。这种成型方法可追溯到19世纪90年代,当时由天然纤维素改性制成的硝酸纤维塑料———赛璐珞诞生之后,因其易燃,只能用模压法制成块状物,再经机械加工成片材,片材可用热成型法加工。这种加工方式具有成型装置简单、设备投资小、模具结构简单等特点,在机械化、自动化生产高度发达的今天,仍是一种最为普及的生产手段之一。它特别适用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型加工,也可用于热塑性塑料的加工。此外,还有一种特殊形式的模压方法,即先将粉状塑料压实,然后从模中取出料坯,放在炉中加热至熔点,使塑料颗粒熔化成一个整体,冷却后得制品或半成品。
这种方法称烧结成型,主要用于聚四氟乙烯和聚酰亚胺的成型。模压成型的缺点是生产周期长,效率低,制品尺寸精度差。
注射成型始于20世纪20年代,用于加工醋酸纤维素和聚苯乙烯,1952年往复螺杆式注射机的问世,使注射成型技术进入到一个新的阶段。如今注射成型技术发展到几乎适用于所有的热塑性塑料、某些热固性塑料及泡沫塑料。这种工艺的成型周期短穴几秒到几分钟雪,成型制品质量可由几克到几十千克,能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此,适应性强,生产效率高。缺点是设备及模具成本高,注塑机清理较困难等。
挤出成型的机械设备主要是挤出机,包括单螺杆和双螺杆挤出机。这种成型技术最早在20世纪30年代中期研制成功,当时用于软PVC挤出成型,塑料专用的单螺杆挤出机相应问世;1938年双螺杆挤出机也投入生产。挤出成型的优点是可挤出各种形状的制品,生产效率高,可自动化、连续化生产,因而广泛用于热塑性塑料制品的加工,比如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等,还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。挤出成型有时也用于热固性塑料的成型,并可用于泡沫塑料的成型。
吹塑技术从20世纪40年代首先开始用于生产聚乙烯中空制品。但是直到1979年以后,吹塑成型才进入广泛应用的阶段。可用于吹塑的材料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等熔体指数为0.04—1.12的塑料。吹塑制品的应用涉及到汽车、办公设备、家用电器、医疗等方面。近年来多层吹塑技术也得到了较大的发展。与注射成型相比,吹塑的设备造价较低,适应性较强,可成型性能好穴如低应力雪、可成型具有复杂起伏曲线穴形状雪的制品,主要用于各种瓶、桶、壶类容器、薄膜及儿童玩具的制造。
20世纪60到70年代,新发展起来了各种增强塑料新的成型方法,如缠绕、拉挤、片材模塑成型、反应注射成型、结构泡沫成型、异型材挤出成型、片材固相成型以及共挤出、共注塑等。进入80年代,塑料加工向着高效、高速、高精度、节能、大型化或超小、超薄等方向发展,计算机技术进入这一领域,把整个塑料加工技术提高到一个新的水平。
塑料制品的加工质量在很大程度上决定于塑料机械(包括模具)。塑料机械主要有开炼机、密炼机、注塑机、挤出机和中空成型机等。世界各国政府特别是一些工业发达国家,如德国、美国、意大利、日本等国政府都非常重视和支持塑料机械的发展。塑料机械产业也集中在这些国家和地区。据德国机械制造协会VDMA发布的报告,2005年德国塑料机械在全球市场所占份额为24.4%,比2003年的26.8%稍有下降熏但依然占据全球市场绝对领先地位,排名第二的意大利占12.7%,紧随其后的是美国和日本。美国塑料成型机械产值连年减少,占世界总产值的比例由1999年的19.7%下降到2005年的9.4%。日本塑料机械占世界总产值的9.1%。近年来中国的塑料机械出口增长强劲,2005年在全球市场所占份额已达到12.4%,与排名第二的意大利非常接近。
开炼机即双辊筒炼塑机,亦称开放式炼塑机,是塑料机械中最基本的一种设备。它主要用于塑料的混炼、为压延机喂料和配合炼机压片使用。目前世界各主要工业国家开炼机的生产早已形成系列,规格、尺寸、外形大致相似。
密炼机亦称密闭式炼塑机,主要用于塑料的混炼及其它物料的混合等。对上述用途,密炼机完全可以代替开炼机,且生产效率和自动化水平大大提高,劳动条件得以改善。目前世界主要工业国家密炼机的生产都已形成系列,基本上有4种类型:穴1雪以美国法勒尔-伯明翰公司生产的本伯里式为代表的F系列;穴2雪以德国维尔纳·普弗莱特勒公司的产品为代表的GK系列;穴3雪以英国弗兰西斯·肖公司产品为代表的K系列;穴4雪以日本森山制作所生产的产品为代表的MS系列。
20世纪90年代以来,这4种类型密炼机都在向快速、高压、大容量和加料与操作程序自动化方向发展。总体上来说,前3种系列的密炼机基本结构相近,第4种MS系列的主要结构与前3种系列相比有较大的变化。上述几种密炼机按时间顺序来讲后者对前者既有借鉴与继承,也有改进和创新。在国际市场的竞争中,它们之间既有相互吸收,也有自我改进和发展,各具特色。
注塑机是塑料加工机械中的主要品种,工业发达国家的注塑机产量占塑机总量的50%~80%。近年来由于汽车、建筑、家用电器、食品、医药等产业对注射制品日益增长的需要,推动了注射成型技术水平的发展和提高。
20世纪70年代后塑料制品在汽车、船舶、宇航、机械以及大型家用电器方面的广泛应用,使大型注塑机得到了迅速发展。
80年代以来,CAD/CAE/CAPP/CAM计算机应用技术在塑机制造业的广泛采用,促进了注塑机研发和制造水平的高速发展。由日本和德国一些知名公司生产的目前最先进的全电动注塑机,具有低能耗、高精度、低噪音的特点,且能大大提高生产率和降低成本。
挤出机也是塑料机械的主要品种之一,占塑料机械总产值的31%,用挤出机加工的塑料制品占其总量的1/3左右。
目前挤出机主要有单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位。双螺杆挤出机喂料特性好,适用于粉料加工,且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能,加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。近些年来国外双螺杆挤出机已经有很大的发展,各种形式的双螺杆挤出机已系列化和商品化,生产的厂商也较多。在双螺杆挤出机的基础上,为了更容易加工热稳定性差的共混料,有的厂家又开发出多螺杆挤出机如行星挤出机等。
塑料机械和塑料制品在工业上的应用主要包括包装、建筑、交通、电子、农业及医疗等方面。
一、包装行业在世界塑料工业中,用量最大的当数包装塑料。在许多国家,包装塑料都占最大比例,比如巴西和哥伦比亚有51%的塑料用于包装中,波利维亚的这一比例更是高达61%,意大利和芬兰为45%。塑料的应用是包装发展史上的一次飞跃。由于塑料具有轻、便、优、美四大优点,在纸、塑、金属、玻璃四大包装材料中仅次于纸,位居第二。以美国为例,1998年包装消费金额超过1212亿美元,其中塑料包装材料为397亿美元,占32%。在欧洲,1996年包装消费金额约1100亿美元,塑料包装占29%。在我国,2000年全国包装总产值达2200亿元,塑料包装在所有包装材料中也是排第二位占32.3%。纸仅能在运输袋和熟食携带包装市场上继续保持优势,而塑料在灌装包装薄膜和运输桶的硬质容器包装上显出技术优点和方便。塑料包装制品种类繁多,一般可分为膜、袋、瓶、大型中空容器、浅盘和托盘等等。每一包装形态又因为用途和所用材料不同而分为很多品种。从各种塑料包装产品看,包装薄膜的数量和金额都居首位,目前已占全球塑料消费总量的25%,其中主要是聚乙烯和聚丙烯。各种鲜货、宠物食品、肉类、家禽类、海鲜类、速食等产品市场的快速成长促进食品塑料包装市场不断扩大。随着社会整体生活水平的不断提高,各种汽水、果汁、蔬菜、饮料所需的塑料容器需求量与日俱增。美国生产的果汁和蔬菜饮料中,塑料包装容器在数量上占全部容器的30%,在各类容器中用量居首位。在碳酸饮料和牛奶的包装容器中,塑料都占第2位。聚酯瓶具有良好的阻隔性,是近年来市场增长最快、最受注目的塑料包装品种,在各种碳酸饮料、果汁、奶乳制品、茶饮料、矿泉水等包装领域成为最主要的包装材料,并在多个领域几乎完全代替了玻璃包装。
PP透明包装瓶的开发是近几年国内外塑料包装的另一个热点,可广泛用于注吹、挤吹、挤压、热成型各种容器、食品、药品瓶等,性价比适宜,是PS、ABS、PET、PE瓶的竞争对手。此外,塑料还广泛用在医药包装和化妆品包装上。
二、建筑行业塑料制品在建筑行业的应用仅次于包装行业,有统计数据显示,全球每年建筑工业消耗塑料大约在1000万吨以上,占全球塑料总产量的25%。目前,塑料已与水泥、钢铁、木材统称为四大建筑材料。塑料机械在建筑行业中,主要用来生产塑料异型材(塑钢门窗)、建筑给水管(冷、热水和供暖管、燃气管)、城乡供水管、市政排水管等。
塑料门窗最早于1955年由德国开发成功。由于塑料门窗装饰性好,保温、隔热、隔音、耐潮湿、耐腐蚀等方面均优于木门窗和金属门窗熏能在-40℃~70℃的环境温度下使用三十年以上,而且生产能耗低,仅为钢窗能耗的26%,是理想的代钢、代木材料,目前在全世界得到广泛应用,在欧美日等国的市场普及率都在40%以上,我国政府也在三北和沿海地区大力推广这种节能材料。目前塑料门窗主要采用改性PVC制成。
PVC是目前建筑上使用最多的塑料制品,它成本低、产量大,耐久性较好,加入不同添加剂可加工成软质和硬质的多种产品。硬PVC除了做门窗,还适于做给排水管道、瓦棱板、装饰板、建筑零配件等。软PVC可挤压、注射成薄板、薄膜、管道、壁纸、墙纸、墙布、地板砖等,还可磨细悬浮于增塑剂中制成低粘度的增塑溶胶,作为喷塑或涂刷于屋面、金属构件上的防水防蚀材料。用软PVC制成的止水带适用于地下防水工程的变形缝处,抗腐蚀性能优于金属止水带。
PVC加入一定量的发泡剂还可制成PVC泡沫塑料,是一种新型软质保温隔热、吸声防振材料。
塑料管材代替铸铁管和镀锌钢管,具有重量轻,水流阻力小,不结垢,安装使用方便,耐腐蚀性好,使用寿命长等优点。并且生产能耗低,如塑料上水管比传统钢管节能62%~75%,塑料排水管比铸铁管节能55%~68%;使用塑料管安装费用约为钢管的60%左右,材料费用仅为钢管的30%~80%,生产能源可节省80%。因而在城市住宅建筑排水管应用方面熏塑料管也占据了领先地位。目前的塑料管材质,除PVC外还有PE和PP及玻璃纤维增强塑料(GFRP)。
PE塑料管材的使用温度范围和PVC一样,都不超过50℃,现在市场上最流行的PPR水管是PP塑料管的一种,可耐100℃热水。
GFRP是以不饱和聚酯、酚醛塑料或者氨基树脂等热固性树脂为胶粘剂,以玻璃纤维制品为增强材料的塑料复合材料,适用于各种建筑物的屋面排水,也可用于工业、家庭废水、污水的排水,还常用作卫生洁具。用GFRP制成的卫生洁具壁薄质轻,强度高,耐水耐热,耐化学腐蚀,经久耐用。
建筑上还常用PS泡沫塑料、PU泡沫塑料、脲醛泡沫塑料等作为隔热隔音材料。此外,木塑复合建筑用材还可克服原木建材易吸水、易翘曲、易受细菌昆虫侵蚀等缺点,而且加工、修饰方法多样、简便,可用于制成各种家具、铺板、地角板、门窗等制品。
芽美国SmartDeck公司是生产铺板产品的龙头企业,该公司利用回收的牛奶罐、杂物袋和拉伸薄膜作为塑料组分,商业化生产木塑铺板,很好地解决了塑料制品废弃后带来的环保问题。
三、交通运输行业塑料及其复合材料在现代交通运输业的基础设施方面,广泛用于路基、高速公路护栏、各种交通标识和标牌,以及高速铁路的钢轨扣件穴包括绝缘板、垫和挡板座等雪、轨道填充材料及弹性枕木等部件。在交通运输工具方面,应用塑料最多的是汽车。在铁路机车上塑料则主要用于无油润滑部件、制动盘摩擦片、车窗玻璃等。
聚苯乙烯(PS)泡沫板材在国外作为路基填充材料已有30年历史,在美国和欧洲已被普遍采用。
PS泡沫板材在公路建设上的应用,可有效改善路面质量,更好地保证道路完好平坦,尤其是在一些特殊地段,如沼泽地带、冻土地区、雨雪较多的山地。用PS泡沫板作路基填料费用低廉,维护工作量和费用也大大降低。另外,路基用PS泡沫板还可以采用包装材料的回收料来制作,为包装废弃物寻找了一个合理的去处。
纤维增强塑料(FRP)代替钢材用作高速公路护栏,可以很好地解决公路钢护栏锈蚀的问题,而且安装方便,成本低,使用性能优于钢护栏,同时它也成为人们解决桥梁钢筋锈蚀问题的一个重要选择。
FRP绝缘的特性使它还可代替钢材制作道路照明用灯杆。
FRP目前主要有3种,即碳纤维增强塑料CFRP、芳纶纤维增强塑料AFRP和玻璃纤维增强塑料GFRP。
其中CFRP是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟,用量最大的FRP。日本最早采用CFRP绞线作为先张预应力筋修建了跨度576m、宽70m的Shinmia公路桥。近年来,国外又新建了很多不同型式的CFRP桥梁。因为CFRP能提供铝合金大致相同的性能,还被广泛用于各种航空航天工具的主要部位。
GFRP因其优异的性能现在也已经广泛用于各类桥梁的建设,同时由于它能抗海生物附着,且可设计性好,整体性好,成型简便,造价低,所制造的舰船维修保养方便,使得它已成为一种重要的船用材料。
GFRP还大量使用在各种航空航天工具一些较为次要的部位。
由聚碳酸酯穴PC雪制作的交通指挥灯、路标灯灯罩,可以避免玻璃破碎伤人、更换灯罩不及时而影响市容等一系列问题。国外还在越野公路、山区道路上敷设PC反光道钉。这种道钉两侧贴上反光微珠,夜间可在汽车前灯照射下能够形成二三百米的光带,保证了行车安全。
改性聚烯烃制品用于交通标识制品在户外使用,能承受风、雨、烟雾、汽车尾气、日光等外界因素的多重污染和侵蚀,也可承受一定应力破坏。
超韧PA塑料和FRP用在高速铁路的轨道结构中,可满足耐低温、抗冲击、绝缘等要求。此外,塑料还用作可变垫板、电热垫板、轨道填充材料、弹性枕木等零部件。美国2003年商业化生产一种命名为Tuff-Tie的铁路用塑料轨枕,这种轨枕利用回收的HDPE材料,添加了50%的生石膏制造,可与原先的木轨枕一样铺设和使用,并有更佳的机械性能,成本更低穴价格是木轨枕的1/2雪,而使用寿命却延长2~3倍,同时还解决了报废的原木轨枕由于带有防腐油产生的环境污染问题。
用在汽车上的塑料种类繁多,目前车用塑料的品种与所占比例大体为:聚丙烯21%、聚氨酯19.6%、PVC12.2%、FRP10.4%、ABS8%、尼龙7.8%、聚乙烯6%。从品种上看,聚烯烃材料因密度小、性能较好且成本低,近来有把汽车内饰和外装材料统一到聚烯烃材料的趋势,因此其用量会有较大增长。聚氨酯由于原材料的多样性,以及不同助剂和成型方法的使用,可制得符合汽车工业要求的不同类型的产品。目前聚氨酯泡沫塑料重点发展的车用制件包括座椅、保险杠、制动与输油管件、仪表盘、门内护板和主柱板、轿车复合型地毯、内饰顶棚、隔音耐热减震阻尼制品等。而聚氨酯弹性体则重点开发汽车传动皮带、油封、缓冲器、门窗封条、异型材胶带、高承载轮胎等。聚氨酯涂料和胶粘剂在汽车工业的应用也越来越广,以胶粘剂为例,可用作挡风玻璃胶、刹车蹄片胶、高强度压敏胶带以及行李箱、发动机盖、内饰件等的密封和粘结。
ABS塑料因其强度高、刚性好、耐高温、加工成型性好、尺寸稳定、外观质量好等特点,在汽车零部件塑料化初期就已广泛应用。美国、西欧、日本在汽车上使用的ABS塑料约占其总量的20-25%。
用在铁道机车车辆上的塑料除了GFRP,主要是具有夹层结构的塑料合金,其内外塑料皮层的中间芯部采用有足够厚度且有绝热作用的泡沫塑料,可用于高速列车的流线型车头,列车的门板、地板和天花板等内饰件。与时速高达200km/h以上的高速列车制动相配套的新型制动盘则用特种工程塑料(指聚苯硫醚、聚酰亚胺等耐温高、综合性能好但价格贵、用量少的一类塑料)及其复合材料制作,以满足摩擦系数稳定,配方不含铅、石棉等有害物质,耐温达630℃以上等苛刻要求。
PA或增韧增强聚苯硫醚代替金属做机车发动机冷却水泵的叶轮和进水接盘,不仅避免了金属的气蚀现象,而且简化了制造工艺,实现了轻量化,提高了生产效率,降低了成本。
四、电子工业及其他塑料机械尤其是注塑机,为电器、电子信息行业提供制造冰箱、洗衣机、空调器、录像机、收录机、电视机、音响、计算机、打印机、复印机、传真机、电话机、手机等产品的机壳、主配件等以及信息载体的各类光盘)的技术装备。在这些方面应用的塑料制品主要是通用工程塑料。所谓工程塑料是指与通用塑料穴PE、PP、PVC、PS、ABS等热塑性塑料雪相比,可以作为结构材料承受机械应力,能在较宽的温度范围和较为苛刻的化学及物理环境中使用的塑料材料。工程塑料中还可分为通用工程塑料和特种工程塑料两类。一般所谓通用工程塑料常指聚酰胺穴PA雪、聚甲醛穴POM雪、聚碳酸酯穴PC雪、改性聚苯醚穴PPO雪、热塑性聚酯穴PBT和PET雪等产量较大,应用范围较广,耐温在100~150℃之间的塑料。不过近年来通用塑料通过改性或者纤维增强,在性能上和通用工程塑料相当,成为其强劲的竞争对手。耐温在150℃以上,生产规模较小,用途相对较窄的塑料被称为特种工程塑料,包括聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)和氟塑料等。特种工程塑料一般用在对耐温和强度要求较高的航空航天、国防和医疗器械等方面。
塑料农膜(地膜和棚膜)在农用塑料中占主要地位,是继化肥、农药之后的第三大农业生产资料。塑料管材也可广泛用于农业排灌。
医用塑料制品对人类疾病的诊断、治疗及保健方面发挥着越来越重要的作用。除了PVC、PE、PP和PS等通用塑料在医疗中广泛应用,一些工程塑料尤其是特种工程塑料在医疗设备上具有特殊的用途,因而近年来需求强劲。
PC的典型特性是韧性、强度、刚性和耐热蒸汽消毒,这些特点使得它成为血液渗析过滤器、外科工具柄和氧气罐的首选;PC在医学上的应用还包括无针注射体系、灌注仪器、血液离心机碗和活塞。
PA具有良好的柔顺性、硬度、强度和抗弯曲性,广泛用于膨胀导管不易破且不会导致皮肤或组织发炎。一些PA等级已批准可作为血液连接器。还有PPS、LCP、PEEK、PEI以及氟塑料等特种工程塑料都在医学上可用作药物释放装备、外科工具和内窥镜等。
中国的塑料工业发展现状———在开放中加速成长
我国的塑料工业起步稍晚于欧美,在兵荒马乱的20世纪上半叶发展缓慢。
1926年上海胜德赛珍厂开始生产酚醛树脂及模塑粉(电木粉)。随后,广州、天津、重庆等地相继建立了一批手工业作坊式的塑料加工厂,主要原料依赖进口,产品品种少。到1949年,全中国的塑料产量才400吨左右。中华人民共和国成立后,酚醛塑料等热固性塑料有所发展。
1958年自行研究设计的第一套PVC年产3000吨的生产装置在锦西化工厂建成投产,并首先用于包装行业。用PVC压延法生产的薄膜,用来包装碳铵、硫铵化肥,代替了原先使用的麻袋包装。这是中国塑料工业进入一个新时期的标志。
1960年,上海建成年产500吨PS生产装置。
1965年,上海高桥化工厂以千吨级规模生产HDPE。
1970年,年产3500吨LDPE装置和年产5000吨PP装置开始在兰州化学工业公司投入生产。
1965年我国的塑料总产量为9.7万吨,1970年增至17.6万吨。
70年代以后,燕山石化总公司、上海金山石化公司等先后从日本、英国、美国等国家引进管式法LDPE生产线和HDPE生产线、PP生产线,以满足塑料工业对树脂生产的要求。自1979年改革开放以来中国塑料制品产量以高于12%的速度发展,几乎是同期GDP增长速度的1.5倍,远远高于世界塑料行业4%的平均增长速度。塑料制品产量从1980年的114.4万吨增加到1985年的248.3万吨,年均增长率为16.8%;1985-1995年均增长率为15%;自1996年起塑料制品产量超过1500万吨,跃居世界第二位。
2004年中国塑料制品产量已接近1850万吨,2006年超过2500万吨,稳占轻工业总生产值的第三位及出口总值的第五位。中国塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放,已形成门类较齐全的工业体系,成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业,使我国在短短的几十年间便成为世界塑料大国。
我国的塑料制品规模以上企业主要集中在东南沿海和经济发达地区,其中广东占22%,浙江占19%,江苏占11%,三省合计占52%,2006年三省的塑料制品产量合计占全国的56.8%。
各地塑料制品业已形成了较为鲜明的地域特色:广东省以塑料管及附件、塑料包装箱及容器、日用塑料制品及其他塑料制品为主;浙江省以塑料薄膜、塑料人造革合成革为主;江苏省以泡沫塑料为主;山东省以农膜、塑料编织品为主;辽宁省以塑料型材为主,其产量均居全国首位。随着我国塑料生产和消费的日益扩大,全国还成立了以浙江余姚中国塑料城和广东顺德乐从德富塑料城为代表的大型塑料交易市场。余姚中国塑料城是目前国内最大的集塑料原料、塑料制品、塑料机械、塑料信息和会展于一体的专业市场,已成功举办八届中国塑料博览会。
塑料包装是是我国塑料制品加工业发展最快的领域之一。
塑料包装材料也是我国塑料制品应用中的最大领域之一。
20世纪90年代以来,全国塑料包装产量以年均12%的增长率增加。
2005年我国塑料包装产量超过700万吨,约占包装材料总产量的1/3,居各种包装材料之首。各种矿产品、化工产品、合成树脂、食品、棉花和羊毛等包装已大量采用塑料编织袋和复合包装袋;还有用于饮料、洗涤用品、化妆品、化工产品等必不可少的复合膜、包装膜、容器、周转箱等塑料包装材料也有很大的需求。我国粮食的小包装在一些大城市中已有了起步并取得了进展。
我国在20世纪80年代引进塑料建材生产技术并实现了塑料管材和异型材(塑钢门窗)的工业化生产。随着近几年来我国房地产业的迅猛增长,以及国家对基础设施投入的加大,我国的塑料建材业已成为塑料行业中仅次于包装的第二大支柱产业,年均增速超过15%。据中国塑料加工工业协会提供的数据,“十五”期间,各种建筑塑料管和塑料门窗全国平均市场占有率分别达45%和20%,各种塑料管与门窗型材供给约100万吨,加上防水材料、装饰装修材料、保温材料及其它建筑用塑料制品,总量超过400万吨。近几年来,我国塑料建材行业尤其是塑料型材、管材已经进入稳定成熟的增长时期。现在全国30%以上的地区应用了新型塑料管材,发展快的一些省市已经达到了90%。东北三省、内蒙古等地的一些城镇,40%以上的新建住宅都使用了塑料门窗,青岛、大连80%以上的新建住宅使用了塑料窗。同时,塑料建材从内装饰件开始向结构件、功能件发展。除了塑料地板、墙体内装饰件保持稳定增长外,塑料子建筑模板、防水材料、外墙支撑件、外墙保温板、塑料加强砖等得到越来越多的应用,其增速已经超过了塑料管材的增速。
农用塑料在国家大力扶持农业的政策指引下生产和消费都大幅增长。据中国塑协农膜专业委员会不完全统计,目前全行业已拥有大小规模不等的农膜生产企业近千家,生产能力200万吨/年以上,实际产量超过100万吨/年,其中年生产能力万吨以上的企业约60家。大型骨干企业约30家,其生产能力和年产量均占全国总量的60%。我国每年地膜覆盖面积已达1.8亿亩以上,地膜的年用量45万吨以上;棚膜覆盖面积超过2000万亩,年需65万吨棚膜,农用膜实际消费量超过110万吨。国家统计局数据显示,2005年我国农用塑料薄膜使用量达176万吨。
我国已成为世界上农膜产量和使用量最大的国家,大致相当于世界其他国家总和的1.6倍。其他塑料排灌设备年塑料用量约为20-30万吨。
车用塑料在我国是起步较晚,应用量还相对较少的领域。
从20世纪90年代开始,随着汽车材料国产化的开展,我国车用塑料才步入了世界发展的轨道。汽车用塑料量的多少被发达国家作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。目前我国塑料件约占汽车自重的7%~10%,仅相当于汽车工业发达国家上个世纪90年代的水平。德、美、日等国的汽车塑料用量已达到10%~15%,有的甚至达到了20%以上。
近几年来,随着人们生活水平的提高,以及国家政策的扶持,我国的合资汽车厂如雨后春笋般投产,汽车消费市场也是一片红火。但与之相比,国内车用塑料零部件业的发展则显得不尽如人意。由于引进车型五花八门,采用标准又各有不同,迫使原料供应商只能根据每个汽车的不同标准生产多牌号的产品,以适合各个厂家的需求。而国产汽车塑料专用树脂牌号少、生产工艺落后、产量低,产品质量也不如国外的稳定,因此只能依靠进口专用树脂生产。大部分国内汽车塑料制品企业分散、规模偏小、技术含量较低。不过也有一批规模化、专业化的汽车塑料制品供应商,如上海延锋伟世通、长春富奥-江森公司等,利用引进车型的技术和加工设备进行全面技术改造后,部分生产工艺水平达到了国内领先和国际同步水平。
塑料在我国电子电器等领域的应用也和车用塑料一样,需求极剧增长,尤其是工程塑料树脂。除POM外,其它工程塑料树脂产品增长速度都超过了20%,PC和PPO的增长速度超过了30%。尽管我国在塑料原料———合成树脂和助剂方面也发展迅速,在1990年至1999年10年间,合成树脂的年平均增长率高达15.34%,2000-2005年均增长11.8%,约为世界年平均增长率的3倍,但依然供不应求。由于技术落后,在工程塑料制品生产方面,所用的合成树脂原料大多依赖进口。即使是通用树脂PE、PP、PVC、PS和ABS等许多牌号也必须大量进口,例如燃气管专用PE80、PE100、PPR管所用的专用原料,BOPP薄膜使用的PP专用料等,特别是每年国内使用的100多万吨ABS树脂,其90%是依赖进口解决。塑料助剂的国内产量也无法满足市场需求。此外,塑料在我国医疗器械、国防、航空航天和环保等方面的生产和应用还与发达国家有相当大的差距。因此提高国产工业用塑料的技术含量还有待于我国各级政府和企业的大力资助以及相关领域科学家的共同努力。
在塑料制品产量和消费量剧增的同时,我国的塑料机械(包括模具)行业也发展迅速,其发展速度与所创主要经济指标在机械工业的194个行业中名列前茅。塑料机械年制造能力约20万台(套),门类齐全,在世界排名第一。
塑料机械企业主要分布在东南沿海、珠江三角洲一带,其中浙江宁波地区发展势头最猛,现已成为中国最大的注塑机生产基地,年生产量占国内注塑机年总产量1/2以上,占世界注塑机的1/3,宁波因而被中国机械工业联合会授予“塑机之都”的称号。
芽浙江台州的模具制造和广东省的塑机制造也很著名。广东省模具由于发展速度快,专业化、标准化程度高,模具品质高等因素,具有较强的市场适应能力和出口创汇能力,在全国同行业中的地位逐年上升,被中国模具工业协会领导称为“当今中国模具第一大省”。
我国不仅是世界上最大的塑料机械生产国,同时也是世界上最大的塑料机械进口国和重要的出口国。近年来我国塑料机械出口年均增长40%,对发达国家和地区的出口量占到了一半以上,技术水平迅速提高,在世界塑料机械市场所占份额由2001年的6.4%增长到2004年的10.2%。尽管如此,由于成本和技术能力所限,我国的大部分塑料机械产品仍然主要集中在通用的中小型设备上,技术含量低,20世纪80-90年代的低档产品供大于求。有的品种比如密炼机基本上还处于模仿国外产品的阶段,虽然技术参数、主要性能和外形也都相似,但规格不全,尚未形成完整的系列。国产挤出机缺乏竞争力,大部分挤出机企业都只能生产中小型通用机械用的挤出成型装备,在控制水平、效率、精度、可靠性和成套性等方面与发达国家相比差距较大。大型的、精密的挤出机组主要靠进口。据2001年统计,中国进口塑料机械使用外汇11.2亿美元,而出口塑料机械创汇只有1.3亿美元,进口远大于出口。不过可喜的是越来越多的具有前瞻眼光的企业正努力开展自主研发,向塑料机械的中高端市场进军。一些骨干企业引进国外先进技术后迅速转化吸收,开发出独具特色的新产品,已引起国内外同行的注目。
目前,国内一些主要生产厂家对进口开炼机进行改进,已形成完整系列,品种规格齐全,完全可以满足用户各方面的要求。如大连冰山橡塑股份有限公司率先完成了开炼机的系列化改型开发,改型后的开炼机结构紧凑、传动效率高、润滑条件好,已达到国际先进水平,获得国内外用户青睐。
注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一。在我国,注塑机的产值占塑机总产值的38%,近一半的塑料制品是由注塑机生产的。
国内一些注塑机生产企业已经研发出多种达到或者接近国际先进水平的注塑机。比如宁波海达塑料机械有限公司开发的包括列入国家火炬计划的直压式注塑机、作为HD系列升级版的HDX系列注塑机等;宁波海天开发出用于汽车配件的中国最大锁模力注塑机,以及节能效果明显的HTD全电动注塑机、J5伺服节能注塑机和大型二板系列注塑机,还有可用于生产各种高精密塑料制品的全自动HTF80X-HFT3600X型系列注塑机等;宁波震雄开发出用于光盘的专用机和用于PET瓶坯注塑的全电动专用机型;宁波海航开发出能耗仅为普通卧式注塑机50%的超大型节能注塑机。宁波海太塑机,海达塑机,双马塑机等公司,普遍采用变量泵节能技术,与过去定量泵塑机相比,节电在30觸60%之间。
中国的中空成型机发展迅速,也已形成了自己的系列。为盛装不同溶液的需求,可生产单层、多层容器,容积为1-5000L。目前新开发出的主要机型有:数控多坐标中空成型机、高效双模注拉吹中空成机、直接调温式注拉吹中空成型机等。
近几年中国塑料机械成套性也有很大进展。如塑料造粒机组从主机、供料计量、机头、造粒和回收系统,到加热、冷却、电控、温控系统都达到了相当完善的程度。薄壁管、厚壁管、缠绕管、波纹管穴单、双壁雪、复合管等各种管材机组的规格日趋齐全,产品水平、质量不断提高。为适应多层复合膜的需要,复合共挤技术及其成型机组穴吹膜机组雪也发展迅速。如青岛德意利集团最近研制的中空壁缠绕管生产线,生产的直管管径可达300mm。
又如广东金明塑胶设备有限公司吸收、引进德国莱芬豪赛公司关键技术制造的大型多层共挤复合膜机组,吹制膜单幅宽可达20m。该机组可吹制棚膜、农膜和土工膜,是一机两用设备,适用于多种PE及其共聚物等原料。机组中除采用了内冷技术及超声波监控技术外,还同时采用了机、电、气动和液压等多种技术,并有多项技术申请了技术专利。
随着中国经济整体稳定持续健康发展,中国塑料工业实现了跨越式的发展,以塑料制品业为核心的“朝阳工业”产业规模进一步扩大,连续多年主要经济指标逐年递增,全行业不断发展壮大,塑料加工机械、塑料制品、塑料树脂已分别位居世界第一、第二、第三,已具备一定的实力参与国际竞争。但是在经济全球化高速发展和我国加入WTO后的新形势下,越来越多的跨国巨鳄来到中国,抢占中国这个世界最大的市场,我国的塑料工业面临着前所未有的机遇和挑战。要想在竞争中胜利,我们需要不断增强行业技术创新能力,持续不断的开发出具有自主知识产权的新产品;不断调整产业结构,使企业结构和产品结构产业集约度稳步上升,这样才能使我国塑料工业的整体优势得到进一步提升和加强,与国际上发达国家的差距逐渐缩小,让我们从“塑料大国”发展成为“塑料强国”。