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熱能與塑料：加工過程中隱藏的危險是什麼？
隨著塑料在日常生活中的廣泛應用，人們對其性能及其可能帶來的環境影響愈加關注。在塑料的生產和使用過程中，熱能與化學變化會導致材料老化和降解，這些過程若不被正視，將可能引發重大的安全隱患。本文將深入探討塑料在加工過程中可能面臨的熱能相關的降解風險。
聚合物降解是聚合物物理性能降低的過程，這些性能包括強度，並且會受到化學組成變化的影響。
聚合物降解及其影響
聚合物降解是指因化學組成改變而造成的物理屬性下降，塑料在其產品生命週期的各個階段都可能遭受降解，包括加工、使用、處置及回收。這些降解過程的速率差異很大，生物降解可能需要數十年，而某些工業過程能在幾小時內完全分解聚合物。
降解的技術已經被開發出來，旨在抑制或促進這一過程。例如，聚合物穩定劑能夠確保塑料產品具有所需的性能，延長其使用壽命，並促進回收利用。同時，生物可降解添加劑則加速塑料廢物的降解。降解的主要影響因素包括熱、光、空氣及水，化學變化以氧化和鏈裂為主，這些變化會導致塑料的分子量和聚合度減少，進而影響其物理性能如強度、可塑性等。
一般而言，塑料之所以容易降解是因為它們的結構特性，多數塑料——如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等，皆屬於熱塑性塑料，相較於熱固性塑料更為脆弱。
加工過程中的熱能影響
在塑料的生產加工過程中，熱能的作用是無可避免的。熱塑性聚合物需要被加熱到熔融狀態以形成所需形狀，這一過程的溫度範圍通常在150至320攝氏度之間。在這些條件下，聚合物會遇到氧化問題，甚至在缺乏空氣的情況下，這些溫度也足以引發材料的熱降解。
加工過程中，熔融的塑料經常會遭受強剪切應力，這足以造成聚合物鏈的斷裂，從而在其整體結構中引入化學弱點，進一步加劇降解的發生。
環境中的降解風險
在環境中，塑料不容易生物降解，但卻會因紫外線、氧氣、水和污染物的影響而降解，這一過程通常被稱為聚合物風化。天氣導致的鏈斷裂會使塑料日益變得脆弱，最終導致其破裂並形成微塑料。
光氧化是影響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，這會引發複雜的自由基鏈反應。
使用中的降解
大多數塑料產品，如包裝材料，往往只使用一次，幾乎不會在其使用過程中經歷明顯的降解。然而，某些塑料在惡劣環境中可能經歷長期使用，這會加劇其物理性質的變化。在這種情況下，塑料中聚合物降解的風險不能被忽視，特別是那些在高溫或化學攻擊下使用的塑料。
使用中的聚合物降解安全隱患不容小覷，歷史上因管道裂縫導致的真實事件告訴我們，降解可能造成可怕的後果。
回收過程中的挑戰
塑料的回收處理也不可避免地導致某程度的聚合物降解。雖然機械回收被廣泛使用，但該過程通常無法避免對塑料鏈的熱損傷，並可能導致產品性能惡化。雖然回收技術不斷創新，但環境需求和成本效益之間的平衡仍是一大挑戰。
當面對這些潛在危險和挑戰時，我們是否能找到更可持續的塑料應用及回收解決方案？
