首頁 奇妙的材料:改變世界的12種化學物質和它們背後的科學傳奇

塑料是巨型分子

行文至此,就有必要用通俗易懂的話說明塑料的本質了。塑料的英語“plastic”的本義是“擁有可塑性、柔軟之物”的形容詞。單從這個角度來看,往黏土或麵粉裏加點水就能獲得所謂的塑料。

目前,日本工業標準(JIS)對塑料做出如下定義:以高分子物質(涵蓋大部分合成樹脂)為主要原料,可根據用途人工塑造成各種形狀的固體,但不包括橡膠、塗料、黏合劑等材料。這段話中的關鍵詞就是“高分子”。

多個原子結合成分子,最終構成了我們身邊的大部分物質。例如,水分子由1個氧原子和2個氫原子組合而成,而蔗糖分子則是由12個碳原子、22個氫原子和11個氧原子,合計45個原子組成。這種相對分子量在一千以下的分子被稱為小分子。

蔗糖分子結構圖

與此相反,由數千乃至數萬個原子所構成的巨型分子則被稱為高分子。高分子並非罕見之物,本書前文介紹的纖維素、蠶絲等都屬於高分子物質,我們體內的DNA和蛋白質等也屬於高分子物質。但是,這些物質無法做到“可根據用途人工塑造成各種形狀的固體”,因而不屬於塑料的範疇。

簡而言之,利用人工手段將多種原子組合成易於使用的固體物質,這就是塑料的本質。所以說,“塑料”一詞涵蓋的是一個極為廣泛的物質群體,尼龍、滌綸等眾所周知的合成纖維在廣義定義上也屬於塑料的範疇。

聚丙烯分子結構圖

實際上, PET這種高分子物質在不同的成型工藝下會變成飲料瓶、搖粒絨或襯衣之類的衣物、磁帶的記憶媒介等不同物品。外形變化多端,成為千差萬別的物品,但是在分子層麵上是同一物質,這就是塑料最廣為人知的特點。

塑料的種類很多,諸如“聚乙烯”“聚苯乙烯”等以“聚”(poly-)開頭的物質占了大多數,它的詞源來自希臘語的“多”一詞。聚乙烯和聚苯乙烯是大量乙烯分子和苯乙烯分子組成的高分子物質。