高分子材料合成與應(yīng)用中的綠色戰(zhàn)略

邱剛　宋廣桂

摘要：綠色發(fā)展是我國(guó)當(dāng)今時(shí)下的發(fā)展趨勢(shì)，綠色經(jīng)濟(jì)是近年來(lái)隨著人們環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)提出來(lái)的一個(gè)概念。發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)有利于緩解當(dāng)下環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾。化學(xué)是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，也是生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生廢氣廢水廢渣最多的地方。工業(yè)綠色化是未來(lái)工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。綠色化學(xué)是綠色工業(yè)的重要分支，已經(jīng)愈來(lái)愈受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。本文主要簡(jiǎn)單探討了高分子材料合成以及在綠色工業(yè)中的應(yīng)用，為我國(guó)綠色經(jīng)濟(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：高分子材料;綠色戰(zhàn)略;綠色工業(yè)

引言

進(jìn)人二十一世紀(jì)以來(lái)，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越高，綠色工業(yè)是解決人類(lèi)發(fā)展與環(huán)境之間沖突的有效路徑，綠色化學(xué)作為綠色工業(yè)的重要分支，已經(jīng)引起越來(lái)越多人的重視，目前，我國(guó)關(guān)于綠色化學(xué)的研究已經(jīng)取得了巨大的成果。綠色化學(xué)的主要研究方向主要有兩個(gè)，一是生物降解高分子材料，這種材料可以被環(huán)境中的微生物降解，同時(shí)可以重復(fù)使用，最大限度地降低材料對(duì)環(huán)境的污染，二是高分子與相應(yīng)單體的合成方法，下面將重點(diǎn)闡述高分子材料合成與應(yīng)用的方向。

1高分子材料

高分子材料就是聚合物材料，是以高分子化合物為基體，與其他添加劑組成構(gòu)成一種新的材料。高分子材料按照來(lái)源可以分成天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子材料指的是天然橡膠、天然纖維、天然樹(shù)脂等天然的高分子物質(zhì)。合成高分子的材料比較多，包括塑料、合成纖維、合成橡膠。但是合成高分子材料比天然高分子材料具有耐磨性、絕緣性、耐腐蝕性以及密度小等特點(diǎn)。天然高分子材料在生產(chǎn)過(guò)程中，污染比較小。但是合成高分子材料對(duì)環(huán)境污染比較大。以塑料袋為例，塑料袋被評(píng)為20世紀(jì)最糟糕的發(fā)明，因?yàn)樗芰洗谧匀画h(huán)境下很難分解，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。所以，高分子材料合成過(guò)程中，要考慮到生產(chǎn)環(huán)境、生態(tài)回收、生態(tài)使用、可回收利用等因素。綠色高分子材料合成必須具備以下幾點(diǎn)：第一，選擇對(duì)自然環(huán)境沒(méi)有危害的物質(zhì)，且物質(zhì)比較豐富，最好選擇農(nóng)副產(chǎn)品。第二，在聚合過(guò)程中，使用的溶劑是無(wú)毒的。水、離子液體以及臨界流體都能作為溶劑，并降低有毒溶劑的循環(huán)利用。比如工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，提取環(huán)氧丙烷的時(shí)候，還需要添加氯氣，氯氣是一種有毒氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染。如今，使用高分子合成材料，只需要一步催化，就能將物質(zhì)完全催化，避免催化過(guò)程中使用有毒氣體。如今工業(yè)生產(chǎn)中的二酸就是使用了生物合成技術(shù)，生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了綠色化。使用這種方法，能氧化還原反應(yīng)將原材料在制作過(guò)程中完全利用，不產(chǎn)生有害氣體或者物質(zhì)。第三，使用新的技術(shù)進(jìn)行聚合。生活物質(zhì)材料有很多都是高分子材料制造的，這些材料與人接觸的時(shí)間比較長(zhǎng)，所以必須確保材料是綠色、安全的。第四，使用高效無(wú)毒的催化劑，縮小聚合時(shí)間。目前，雖然很多高分子材料合成基本實(shí)現(xiàn)了綠化、無(wú)毒化。但是催化劑的安全問(wèn)題也沒(méi)有引起足夠的重視。比如聚乳酸化合物大多使用辛酸亞錫進(jìn)行催化，但是這種辛酸亞錫中的錫鹽具有一定的毒性，如果人體吸收過(guò)量，很容易發(fā)生中毒現(xiàn)象。而生物酶作為催化物質(zhì)，在催化過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。但是生物酶催化劑受到種類(lèi)的限制，還無(wú)法進(jìn)行大面積的推廣。第四，聚合時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)。

2高分子材料合成與應(yīng)用中的綠色戰(zhàn)略

2.1催化無(wú)毒化

聚乳酸類(lèi)材料的應(yīng)用要解決高分子綠色化學(xué)材料的原料問(wèn)題，但聚乳酸內(nèi)材料的研究仍然存在一個(gè)潛在安全性問(wèn)題，制備聚乳酸類(lèi)材料所使用的催化劑具有毒化作用。聚乳酸的合成材料使用的催化劑大多為辛酸亞錫，雖然這種材料已經(jīng)得到美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的認(rèn)可，當(dāng)然有很多學(xué)者認(rèn)為辛酸亞錫具有較強(qiáng)的生理毒性，生物降解材料的合成酶催化過(guò)程完全符合綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，但酶的催化作用受酶的種類(lèi)以及酶促反應(yīng)的限制，聚烯烴類(lèi)高分子的加聚反應(yīng)的原子利用率達(dá)到100%，但該種材料的安全性還值得考量，綠色化學(xué)高分子材料的制備過(guò)程需要使用各種穩(wěn)定劑、增塑劑、增強(qiáng)劑等，這些添加劑對(duì)環(huán)境以及人體的影響仍然需要考量，催化劑無(wú)毒化的研究已經(jīng)成為綠色化學(xué)的研究重點(diǎn)課題。

2.2合成高分子材料的安全應(yīng)用

人工合成的高分子材料可能會(huì)對(duì)環(huán)境存在一定的危害，對(duì)不可利用的高分子材料的垃圾處理也得考慮到綠色無(wú)毒的問(wèn)題。我們必須選擇正確的方法來(lái)安全使用這些高分子材料。對(duì)于可用生物降解的高分子合成材料可以采用填埋的方式進(jìn)行處理。對(duì)于不可生物降解的高分子材料廢物進(jìn)行分類(lèi)，主要分為可回收利用的廢物和不可回收利用的廢物。將可回收的高分子材料分類(lèi)進(jìn)行整理，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，減少資源的浪費(fèi)。對(duì)于可焚燒的高分子材料可以進(jìn)行焚燒處理，還可以將垃圾焚燒過(guò)程中釋放的熱能加以利用。（l）對(duì)可以再生與循環(huán)使用的環(huán)境惰性高分子材料，如PP、PE、PET、尼龍66、PMMA、PS等，應(yīng)盡可能地再次利用，盡可能避免使用填埋方法處理環(huán)境惰性塑料垃圾。（2）PP、PE等聚烯烴具有很高的熱值，與燃料油相當(dāng)，并且具有無(wú)害化燃燒特性。因此，可以將這些高分子材料燃燒產(chǎn)生的巨大熱能轉(zhuǎn)化為電能或者其他形式的能源，避免熱能污染。目前，順利實(shí)施城市生活垃圾變電能的關(guān)鍵是將PVC除開(kāi)，避免與PP、PE等混雜，避免造成能源回收困難而浪費(fèi)能源。（3）對(duì)PVC應(yīng)合理使用。PVC的制造、加工、使用和廢棄物的處理，都涉及環(huán)境問(wèn)題，其中最危險(xiǎn)的是PVC廢棄物的處理。PVC的加工過(guò)程使用的添加劑非常多，使用不當(dāng)就會(huì)使材料中的有毒物質(zhì)滲出，應(yīng)該盡量避免其與食物和醫(yī)藥產(chǎn)品的接觸。PVC廢棄物處理要盡可能避免使用焚燒的方式，因?yàn)檫@種高分子材料在焚燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生毒性物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成的傷害非常大。應(yīng)盡快使PVC退出包裝、玩具、地膜等使用周期短的應(yīng)用領(lǐng)域;同時(shí)，鑒于PVC具有節(jié)約天然資源、適用性廣、價(jià)格低廉、難燃、血液相容性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PVC生產(chǎn)、加工、使用、廢棄物處理等方面的研究。

2.3應(yīng)用安全性

目前，我國(guó)已經(jīng)研究了很多環(huán)境惰性高分子化學(xué)材料，這些材料的處理代價(jià)很高，對(duì)環(huán)境的危害較大，現(xiàn)有的處理方法包括填埋、焚燒、循環(huán)利用等。綠色化學(xué)應(yīng)該充分考慮材料的利用率以及材料循環(huán)利用。高分子綠色化學(xué)材料的安全應(yīng)用必須滿足以下幾點(diǎn)：①根據(jù)目前的研究資料表明，很多惰性高分子材料除了填埋以及堆肥的處理方式外，還可以對(duì)這些化學(xué)材料進(jìn)行分類(lèi)，不同的化學(xué)材料處理方法也存在較大的區(qū)別，很多惰性高分子材料在處理過(guò)程中被浪費(fèi)，因此需要建立完善的廢棄物回收標(biāo)準(zhǔn)，提高材料的循環(huán)利用率;②對(duì)于某些可以被循環(huán)使用的惰性高分子材料，應(yīng)該最大限度的回收利用，比如尼龍、PP，PS等，應(yīng)當(dāng)避免這些惰性高分子材料流人環(huán)境循環(huán)中;③對(duì)無(wú)法回收利用的環(huán)境惰性高分子材料，應(yīng)當(dāng)盡量采取焚燒的方式，最大限度的利用材料中的熱能。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，高分子材料合成與應(yīng)用的綠色戰(zhàn)略已成為其發(fā)展中的必然趨勢(shì)，而高分子材料領(lǐng)域的綠色戰(zhàn)略開(kāi)發(fā)已成為一大熱潮，它將有助于高分子材料朝著更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的道路出發(fā)，也將有助于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，高分子材料的綠色發(fā)展戰(zhàn)略也需要我們?nèi)鐣?huì)的支持與鞭策。

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