為什么不同的塑料制品透明程度不同?
首先，塑料是高分子化合物的一種，也就是說(shuō)，它是由許許多多的小分子之間發(fā)生聚合反應(yīng)得到的分子量非常大的化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生聚合反應(yīng)的小分子我們稱之為單體。例如常見的塑料聚乙烯，它的單體在常溫常壓下是一種氣體——乙烯。在合適的條件下，無(wú)數(shù)的乙烯分子互相拉起手來(lái)，就得到了聚乙烯。值得注意的是，單體經(jīng)聚合反應(yīng)變成塑料后，通常并非直接得到成型的塑料制品，而是先被加工成粉末或者顆粒。實(shí)際塑料制品生產(chǎn)加工過(guò)程包含原材料生產(chǎn)和塑料制品加工兩個(gè)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)企業(yè)只負(fù)責(zé)讓乙烯分子互相之間發(fā)生反應(yīng)，得到聚乙烯的粉末或者顆粒。之后，這些粉末或者顆粒會(huì)交給加工企業(yè)，由它們負(fù)責(zé)生產(chǎn)出形狀各異的聚乙烯制品。
那么塑料的粉末或者顆粒是如何在塑料加工企業(yè)的手上變成各種塑料制品呢?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，先將塑料加熱到一定的溫度以上，這個(gè)時(shí)候原本堅(jiān)硬的塑料會(huì)變得像水一樣能夠自由的流動(dòng)，雖然它們流動(dòng)起來(lái)要比水慢許多，這樣的狀態(tài)稱為熔融態(tài)。由于可以流動(dòng)，接下來(lái)就可以把熔融態(tài)的塑料注入到特定的模具中，賦予它新的形狀。最后將溫度降下來(lái)，新的形狀就被固定了下來(lái)[1]。而正是在降溫的過(guò)程中，一系列微妙的變化發(fā)生了。
圖2 塑料加工的一種常用方法：擠出成型。塑料的粉末或者顆粒被加入擠出機(jī)并被加熱，熔融態(tài)的塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿的帶動(dòng)下向前移動(dòng)，通過(guò)模具后冷卻成型。
還需要值得關(guān)注的一點(diǎn)是，結(jié)晶過(guò)程。塑料分子相當(dāng)于成千上萬(wàn)的小分子連接起來(lái)，因此當(dāng)溫度降低時(shí)，它們結(jié)晶的速度要比小分子慢得多。而且，即便延長(zhǎng)時(shí)間，也很難看到一塊塑料全部變成晶體。絕大部分塑料不僅結(jié)晶很慢，而且很難讓全部的分子都形成晶體，例如聚丙烯這種常見的塑料只有50～60%的分子能夠形成晶體。
無(wú)法結(jié)晶的塑料分子去了哪里？
如果溫度足夠高，這些分子當(dāng)然繼續(xù)以可流動(dòng)的熔融態(tài)形式存在。當(dāng)溫度降低到室溫后，這些無(wú)法結(jié)晶的分子失去了流動(dòng)的能力，也變成了固體。在這樣的固體中，塑料分子仍然雜亂無(wú)章地排列著，這種情況被稱為無(wú)定形態(tài)。我們見到的塑料制品，往往同時(shí)包括了這種塑料的結(jié)晶態(tài)和無(wú)定形態(tài)。當(dāng)然，我們并不會(huì)觀察到一只塑料盒中某個(gè)區(qū)域是結(jié)晶的塑料或是無(wú)定形的。這是因?yàn)檫@兩種形式的塑料固體并非像互不相容的油和水那樣完全分隔開。相反，塑料分子的晶體通常形成小的球形顆粒分散在無(wú)定形態(tài)的塑料中，這些球形顆粒的直徑往往在幾微米到幾百微米之間，這么小的尺寸肉眼是很難分辨的。正是這樣的結(jié)構(gòu)，讓塑料變得不透明。而導(dǎo)致這些現(xiàn)象的 “罪魁禍?zhǔn)住本褪且环N名為散射的光學(xué)現(xiàn)象。
雖然同一種塑料的結(jié)晶態(tài)和無(wú)定形態(tài)化學(xué)結(jié)構(gòu)相同，但是由于分子的排列不同，對(duì)于光來(lái)說(shuō)這仍然是兩種不同的介質(zhì)，因此當(dāng)在無(wú)定形態(tài)的塑料中穿行的光遇到了晶體的小顆粒時(shí)，散射同樣會(huì)發(fā)生，于是塑料的透明程度就顯著下降了了。
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怡美小編小廖
2015-7-3
