塑料：耐用、多样、坚不可摧
PBS广播NOVA邀请教授马里卡Jeffries-EL（化学，MSE）来解释塑料。
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简短的节目摘要：通过一系列的实验室实验，“超越元素”的主持人大卫·波格了解到，塑料有成千上万种等级，每一种都有特定的用途。当他们的工作完成后，我们该怎么处理他们？
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塑料：耐用、多样、坚不可摧
发布日期：2021年2月12日
David Pogue: Malika Jeffries-EL以玩弄塑料分子积木为生。她是波士顿大学的聚合物化学家
所以很明显，有各种不同的塑料，但是有什么东西把它们统一起来使塑料成为塑料吗？
Malika Jeffries-EL：塑料是聚合物的一个子集，因为它们不仅因其大分子结构而闻名，而且因其结构而产生的加工和机械性能而闻名。
大卫·波格：比如柔韧性和力量。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：没错，力量，没错，灵活性。刚性是另一个性质。
大卫·波格：和橡胶一样，所有的塑料都是聚合物，由称为单体的亚基组成的长分子。这些聚合物基材料的独特之处在于它们所使用的不同单体的组合。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：例如，这实际上是非常坚硬的，这里的一个单位是苯乙烯，这是聚苯乙烯。
大卫·波格：一点也不死板。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：不是硬的和刚性的，但是当你混合其他分子时，你会得到不同的性质。
David Pogue：哇。
但这并不全是化学反应。加工可以把同样的塑料变成非常不同的产品。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：这些实际上是模塑和吹成这个瓶子形状的，在这种情况下，从聚合物中纺出非常小的纤维，然后加工成这个。
大卫·波格：洗出来又柔软又舒适。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：柔软舒适。
大卫·波格：我们的塑料时代并不久远。这个人，利奥·贝克兰，被认为是第一个全合成塑料的发明者。到20世纪20年代，这种材料在从收音机到厨具再到儿童玩具的各种产品中都大受欢迎，而且颜色多种多样。
马利卡提出要制作一些这种标志性的塑料。
它由两个单体组成，苯酚是一个由六个碳原子和五个氢原子相连的环，一个氧和一个氢原子相连；甲醛是一个碳原子和两个氢原子相连，一个氧和两个双键相连。
将固体苯酚溶解到甲醛溶液中后，马利卡加入两种酸来启动这个过程。然后我们等待。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：应该有这种“啊哈”的时刻，它应该就这样走了。
David Pogue：你是说它会变硬吗？
Malika Jeffries-EL：是的，它应该变得浑浊，聚合物应该会崩溃。我感觉它变得更粉了，这表明化学反应正在发生变化。
David Pogue：哦，你看到了吗？就像瞬间。
就在我们眼前，苯酚和甲醛分子结合在一起，释放出水分子，形成长长的聚合物链。
你做了塑料。看那个。真品，硬壳，硬塑料。
Malika Jeffries-EL：这是热固性塑料的一个例子。一旦用热把它固定好，你就不能再用额外的热来改造它或重塑它。
David Pogue：哦，好吧，所以不像塑料饮料瓶……
Malika Jeffries-EL：没错。
大卫·波格：你不能把它融化，改造成别的东西。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：不。
大卫·波格：这是现在和永远的胶木。
马利卡·杰弗里斯-埃尔：永远都是这样。是的
大卫·波格：在像电木这样的热固性塑料中，聚合物链之间的键非常牢固。当你施加足够的热量来破坏它们时，链本身已经分解了。所以你不能重新熔化热固性塑料或重塑它们以回收利用。但并不是所有的塑料都是热固性的。
尼龙是第一种商业上成功的塑料。在1939年的世界博览会上，它作为女性丝袜的替代品引起了公众的注意。在第二次世界大战期间，它的重要性与日俱增。当时，降落伞丝绸的主要来源是美国的敌人日本。所以军方招募了尼龙作为替代品。
马利卡想再给我看一个例子：
这次我们要做什么？
马利卡·杰弗里斯-艾尔：嗯，为了这个演示，我想向你们展示我们是如何制造聚氨酯泡沫的。
David Pogue：我们在世界上用聚氨酯泡沫做什么？
马利卡·杰弗里斯-埃尔：聚氨酯用于坐垫和绝缘材料。你会想到泡沫和类似的东西。
大卫·波格：哦，是的，E.T.吹泡沫。是的，我记得。
有两种关键的反应物：第一种是一端有氧氢钩的分子。除了它在聚氨酯中的作用，它也出现在彩弹和泻药中。另一个反应物碳骨架的异氰酸酯分子两端有氮碳氧挂钩。
Malika Jeffries-EL：我们把它们搅拌在一起。所以你可以看到它开始反应了因为它开始变成乳白色它开始生长你可以看到它上升了一点。
David Pogue：这两个分子开始连接形成聚氨酯聚合物。同时，其中一种成分还会与一些水发生反应，产生二氧化碳气体。这就是当聚氨酯变硬时产生气泡和泡沫的原因。
我知道我很俗气，但是——哦！杯子就埋在里面。
Malika Jeffries-EL：是的，杯子不见了。
David Pogue：在这一点上……
Malika Jeffries-EL：聚碳酸酯
David Pogue：你可能已经明白了…
Malika Jeffries-EL：聚对苯二甲酸乙二醇酯，PETE
大卫·波格：有很多不同的塑料……
Malika Jeffries-EL：聚氯乙烯，PVC
大卫·波格：每一种都是由聚合物制成的……
马利卡·杰弗里斯-埃尔：这些是聚酰胺的例子，商业上称为尼龙
大卫·波格：以同样的方式构建，
Malika Jeffries-EL：聚苯乙烯
大卫·波格：但是是不同的亚单位
Malika Jeffries-EL：聚丙烯，PP
大卫·波格：……以获得非常不同的材料特性。
Malika Jeffries-EL：低密度聚乙烯，LDPE
David Pogue：如果你开始加入添加剂和填料……
Malika Jeffries-EL：聚乙烯醇，PVA
大卫·波格：……就像着色剂……
Malika Jeffries-EL：高密度聚乙烯
大卫·波格：阻燃剂、玻璃纤维或碳纤维……
Malika Jeffries-EL：聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA
大卫·波格：你最终会得到数以万计的“等级”塑料……
Malika Jeffries-EL：聚氧亚甲基，POM
大卫·波格：每一种都是为特定的目的量身定制的，这就产生了一个问题：当工作完成后，我们该怎么处理它们？
大多数情况下，我们会把它们扔掉。我们制造的91%的塑料最终都被填埋了。或焚烧。或者只是逃逸到环境中。剩下的9%被回收利用。但首先，塑料必须按类型仔细分类，这些回收数字符号。那里的任何混乱都会污染任何可重复使用的塑料，使其变得毫无价值。