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各種塑料制品在我們的生活中隨處可見(jiàn),為我們帶來(lái)了極大的便利。如果仔細(xì)觀察一下就會(huì)發(fā)現(xiàn),不同的塑料制品往往有著不同的透明程度。
例如裝礦泉水的塑料瓶透明程度堪比玻璃,如果把一張報(bào)紙放在瓶子背后,可以清楚地辨認(rèn)出上面的文字;而另外一些塑料制品則是半透明甚至完全不透明,例如一些裝牛奶和果汁的塑料瓶就是如此。
為什么不同的塑料制品透明程度不同?我們先了解一下塑料制品是如何生產(chǎn)出來(lái)的。
塑料是高分子化合物的一種,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(jiàn)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(wú)數(shù)的乙烯分子互相拉起手來(lái),就得到了聚乙烯。先將塑料加熱到一定的溫度以上,這個(gè)時(shí)候原本堅(jiān)硬的塑料會(huì)變得像水一樣能夠自由的流動(dòng),雖然它們流動(dòng)起來(lái)要比水慢許多,這樣的狀態(tài)稱為熔融態(tài)。由于可以流動(dòng),接下來(lái)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(lái),新的形狀就被固定了下來(lái)。而正是在降溫的過(guò)程中,一系列微妙的變化發(fā)生了。
大家都知道,當(dāng)溫度降低到零攝氏度,水會(huì)變成冰,這就是通常所說(shuō)的結(jié)晶過(guò)程。在室溫下時(shí),水的分子比較活躍,不停地朝著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),因而它們之間的排列是雜亂無(wú)章的。一旦溫度降到零度或者更低,水分子就不再是這種雜亂無(wú)章的狀態(tài),而是非常有規(guī)律地排列起來(lái),形成晶體。這就好比在劇場(chǎng)里,當(dāng)演出尚未開(kāi)始時(shí),觀眾大多在隨意走動(dòng)和交談,可是一旦舞臺(tái)大幕拉開(kāi),演出即將開(kāi)始,大家會(huì)很快在座位上坐好。對(duì)于水這樣的小分子來(lái)說(shuō),只要溫度降得足夠低,結(jié)晶通??梢院芸斓剡M(jìn)行,液體也可以全部變成晶體。即便延長(zhǎng)時(shí)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(jiàn)的塑料只有50~60%的分子能夠形成晶體。
那么無(wú)法結(jié)晶的塑料分子去了哪里呢?如果溫度足夠高,這些分子當(dāng)然繼續(xù)以可流動(dòng)的熔融態(tài)形式存在。當(dāng)溫度降低到室溫后,這些無(wú)法結(jié)晶的分子失去了流動(dòng)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(wú)章地排列著,這種情況被稱為無(wú)定形態(tài)。我們見(jiàn)到的塑料制品,往往同時(shí)包括了這種塑料的結(jié)晶態(tài)和無(wú)定形態(tài)。
水之所以看起來(lái)是透明的,是因?yàn)楣饩€可以直線穿過(guò)水和玻璃到達(dá)對(duì)面的物體,在物體表面發(fā)生反射后,反射光再次穿過(guò)水和玻璃到達(dá)我們的眼睛,讓我們可以看清對(duì)面的物體。然而如果往水中倒入牛奶,其所含的油脂和蛋白質(zhì)分散在水中形成小液滴,在水中穿行的光遇到這些小液滴,入射光和反射光都有相當(dāng)一部分就偏離了原先的軌跡,不再直線前進(jìn),而是向四面八方傳播開(kāi)去,對(duì)面的物體在我們的眼睛里就變得模糊了,這就造成了半透明的效果。如果倒入更多的牛奶,使得散射非常強(qiáng)烈,入射的光線完全不能穿過(guò)這杯水,全部回到了我們的眼中,我們就會(huì)覺(jué)得杯中的水是完全不透明的白色。
造成塑料制品半透明或者不透明直接原因是關(guān)的散射現(xiàn)象,但是背后的原理則是因?yàn)樗芰溪?dú)特的結(jié)晶過(guò)程。
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