塑料瓶是由对苯二甲酸(C6H4(COOH)2)及乙二醇(C2H4(OH)2)两种单体经由酯化反应生成。台湾师范大学化学系教授吴家诚指出，要发生酯化反应，两者必须先溶在有机溶剂里，而为了加速反应，一般会使用三氧化二锑(Sb2O3)当催化剂，以降低反应所需的能量、温度及压力。一旦合成对苯二甲酸乙二酯，再使其相互连结成聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET)，即为塑料瓶的原料。
市售瓶装饮料如矿泉水、果汁、绿茶等，瓶子的软硬程度不同，主要和聚合物分子量大小及PET的排列方式有关。塑料瓶究竟由多少个PET连结而成，并没有固定的数字，其分子量从数千到上百万都有可能，一般而言，分子连结越长，材质越硬。此外，PET排列得越整齐，塑料瓶也越硬，道理就如同多根排列整齐的铁丝很难折弯，但若排列零乱，就没有这么大的强度了。
塑料瓶材质本身是无色、透明，有些厂商为了产品造型设计，会添加色料，让瓶身有颜色。除了色料，还会添加如抗光剂、抗氧化剂、安定剂等化学物质，以增加塑料瓶的使用年限。吴家诚表示，高分子聚合物虽然不易被分解，但长时间暴露在阳光、空气中，仍会与其它物质发生化学反应，因此必须加抗光剂、抗氧化剂与安定剂。
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