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，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，無數(shù)的乙烯分子互相拉起手來，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。實際塑料制品生產(chǎn)加工過程包含原材料生產(chǎn)和塑料制品加工兩個環(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?簡單來說，先將塑料加熱到一定的溫度以上，這個時候原本堅硬的塑料會變得像水一樣能夠自由的流動，雖然它們流動起來要比水慢許多，這樣的狀態(tài)稱為熔融態(tài)。由于可以流動，接下來就可以把熔融態(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，新的形狀就被固定了下來[1]。而正是在降溫的過程中，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并被加熱，熔融態(tài)的塑料在轉(zhuǎn)動的螺桿的帶動下向前移動，通過模具后冷卻成型。
還需要值得關(guān)注的一點是，結(jié)晶過程。塑料分子相當(dāng)于成千上萬的小分子連接起來，因此當(dāng)溫度降低時，它們結(jié)晶的速度要比小分子慢得多。而且，即便延長時間，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)以可流動的熔融態(tài)形式存在。當(dāng)溫度降低到室溫后，這些無法結(jié)晶的分子失去了流動的能力，也變成了固體。在這樣的固體中，塑料分子仍然雜亂無章地排列著，這種情況被稱為無定形態(tài)。我們見到的塑料制品，往往同時包括了這種塑料的結(jié)晶態(tài)和無定形態(tài)。當(dāng)然，我們并不會觀察到一只塑料盒中某個區(qū)域是結(jié)晶的塑料或是無定形的。這是因為這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，對于光來說這仍然是兩種不同的介質(zhì)，因此當(dāng)在無定形態(tài)的塑料中穿行的光遇到了晶體的小顆粒時，散射同樣會發(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
