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热能与塑料：加工过程中隐藏的危险是什么？
随着塑料在日常生活中的广泛应用，人们对其性能及其可能带来的环境影响愈加关注。在塑料的生产和使用过程中，热能与化学变化会导致材料老化和降解，这些过程若不被正视，将可能引发重大的安全隐患。本文将深入探讨塑料在加工过程中可能面临的热能相关的降解风险。
聚合物降解是聚合物物理性能降低的过程，这些性能包括强度，并且会受到化学组成变化的影响。
聚合物降解及其影响
聚合物降解是指因化学组成改变而造成的物理属性下降，塑料在其产品生命周期的各个阶段都可能遭受降解，包括加工、使用、处置及回收。这些降解过程的速率差异很大，生物降解可能需要数十年，而某些工业过程能在几小时内完全分解聚合物。
降解的技术已经被开发出来，旨在抑制或促进这一过程。例如，聚合物稳定剂能够确保塑料产品具有所需的性能，延长其使用寿命，并促进回收利用。同时，生物可降解添加剂则加速塑料废物的降解。降解的主要影响因素包括热、光、空气及水，化学变化以氧化和链裂为主，这些变化会导致塑料的分子量和聚合度减少，进而影响其物理性能如强度、可塑性等。
一般而言，塑料之所以容易降解是因为它们的结构特性，多数塑料——如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等，皆属于热塑性塑料，相较于热固性塑料更为脆弱。
加工过程中的热能影响
在塑料的生产加工过程中，热能的作用是无可避免的。热塑性聚合物需要被加热到熔融状态以形成所需形状，这一过程的温度范围通常在150至320摄氏度之间。在这些条件下，聚合物会遇到氧化问题，甚至在缺乏空气的情况下，这些温度也足以引发材料的热降解。
加工过程中，熔融的塑料经常会遭受强剪切应力，这足以造成聚合物链的断裂，从而在其整体结构中引入化学弱点，进一步加剧降解的发生。
环境中的降解风险
在环境中，塑料不容易生物降解，但却会因紫外线、氧气、水和污染物的影响而降解，这一过程通常被称为聚合物风化。天气导致的链断裂会使塑料日益变得脆弱，最终导致其破裂并形成微塑料。
光氧化是影响塑料降解的主要因素之一，它是由紫外光和氧的共同作用造成的，这会引发复杂的自由基链反应。
使用中的降解
大多数塑料产品，如包装材料，往往只使用一次，几乎不会在其使用过程中经历明显的降解。然而，某些塑料在恶劣环境中可能经历长期使用，这会加剧其物理性质的变化。在这种情况下，塑料中聚合物降解的风险不能被忽视，特别是那些在高温或化学攻击下使用的塑料。
使用中的聚合物降解安全隐患不容小觑，历史上因管道裂缝导致的真实事件告诉我们，降解可能造成可怕的后果。
回收过程中的挑战
塑料的回收处理也不可避免地导致某程度的聚合物降解。虽然机械回收被广泛使用，但该过程通常无法避免对塑料链的热损伤，并可能导致产品性能恶化。虽然回收技术不断创新，但环境需求和成本效益之间的平衡仍是一大挑战。
当面对这些潜在危险和挑战时，我们是否能找到更可持续的塑料应用及回收解决方案？
