高分子材料合成與應用中的綠色戰略

邱剛　宋廣桂

摘要：綠色發展是我國當今時下的發展趨勢，綠色經濟是近年來隨著人們環保意識增強提出來的一個概念。發展綠色經濟有利于緩解當下環境與經濟發展的矛盾。化學是工業生產的重要組成部分，也是生產過程中，產生廢氣廢水廢渣最多的地方。工業綠色化是未來工業發展的趨勢。綠色化學是綠色工業的重要分支，已經愈來愈受到社會的廣泛關注。本文主要簡單探討了高分子材料合成以及在綠色工業中的應用，為我國綠色經濟提供參考。

關鍵詞：高分子材料;綠色戰略;綠色工業

引言

進人二十一世紀以來，人們的環保意識越來越高，綠色工業是解決人類發展與環境之間沖突的有效路徑，綠色化學作為綠色工業的重要分支，已經引起越來越多人的重視，目前，我國關于綠色化學的研究已經取得了巨大的成果。綠色化學的主要研究方向主要有兩個，一是生物降解高分子材料，這種材料可以被環境中的微生物降解，同時可以重復使用，最大限度地降低材料對環境的污染，二是高分子與相應單體的合成方法，下面將重點闡述高分子材料合成與應用的方向。

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成一種新的材料。高分子材料按照來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、天然樹脂等天然的高分子物質。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。天然高分子材料在生產過程中，污染比較小。但是合成高分子材料對環境污染比較大。以塑料袋為例，塑料袋被評為20世紀最糟糕的發明，因為塑料袋在自然環境下很難分解，對環境造成嚴重的污染。所以，高分子材料合成過程中，要考慮到生產環境、生態回收、生態使用、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：第一，選擇對自然環境沒有危害的物質，且物質比較豐富，最好選擇農副產品。第二，在聚合過程中，使用的溶劑是無毒的。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利用。比如工業生產過程中，提取環氧丙烷的時候，還需要添加氯氣，氯氣是一種有毒氣體，會對環境造成一定的污染。如今，使用高分子合成材料，只需要一步催化，就能將物質完全催化，避免催化過程中使用有毒氣體。如今工業生產中的二酸就是使用了生物合成技術，生產實現了綠色化。使用這種方法，能氧化還原反應將原材料在制作過程中完全利用，不產生有害氣體或者物質。第三，使用新的技術進行聚合。生活物質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間比較長，所以必須確保材料是綠色、安全的。第四，使用高效無毒的催化劑，縮小聚合時間。目前，雖然很多高分子材料合成基本實現了綠化、無毒化。但是催化劑的安全問題也沒有引起足夠的重視。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，如果人體吸收過量，很容易發生中毒現象。而生物酶作為催化物質，在催化過程中，不會產生有毒有害氣體。但是生物酶催化劑受到種類的限制，還無法進行大面積的推廣。第四，聚合時不會產生有毒有害的物質。

2高分子材料合成與應用中的綠色戰略

2.1催化無毒化

聚乳酸類材料的應用要解決高分子綠色化學材料的原料問題，但聚乳酸內材料的研究仍然存在一個潛在安全性問題，制備聚乳酸類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，雖然這種材料已經得到美國化學學會的認可，當然有很多學者認為辛酸亞錫具有較強的生理毒性，生物降解材料的合成酶催化過程完全符合綠色化學的標準，但酶的催化作用受酶的種類以及酶促反應的限制，聚烯烴類高分子的加聚反應的原子利用率達到100%，但該種材料的安全性還值得考量，綠色化學高分子材料的制備過程需要使用各種穩定劑、增塑劑、增強劑等，這些添加劑對環境以及人體的影響仍然需要考量，催化劑無毒化的研究已經成為綠色化學的研究重點課題。

2.2合成高分子材料的安全應用

人工合成的高分子材料可能會對環境存在一定的危害，對不可利用的高分子材料的垃圾處理也得考慮到綠色無毒的問題。我們必須選擇正確的方法來安全使用這些高分子材料。對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行處理。對于不可生物降解的高分子材料廢物進行分類，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進行整理，實現循環利用，減少資源的浪費。對于可焚燒的高分子材料可以進行焚燒處理，還可以將垃圾焚燒過程中釋放的熱能加以利用。（l）對可以再生與循環使用的環境惰性高分子材料，如PP、PE、PET、尼龍66、PMMA、PS等，應盡可能地再次利用，盡可能避免使用填埋方法處理環境惰性塑料垃圾。（2）PP、PE等聚烯烴具有很高的熱值，與燃料油相當，并且具有無害化燃燒特性。因此，可以將這些高分子材料燃燒產生的巨大熱能轉化為電能或者其他形式的能源，避免熱能污染。目前，順利實施城市生活垃圾變電能的關鍵是將PVC除開，避免與PP、PE等混雜，避免造成能源回收困難而浪費能源。（3）對PVC應合理使用。PVC的制造、加工、使用和廢棄物的處理，都涉及環境問題，其中最危險的是PVC廢棄物的處理。PVC的加工過程使用的添加劑非常多，使用不當就會使材料中的有毒物質滲出，應該盡量避免其與食物和醫藥產品的接觸。PVC廢棄物處理要盡可能避免使用焚燒的方式，因為這種高分子材料在焚燒的過程中會產生毒性物質，對環境造成的傷害非常大。應盡快使PVC退出包裝、玩具、地膜等使用周期短的應用領域;同時，鑒于PVC具有節約天然資源、適用性廣、價格低廉、難燃、血液相容性好等優點，應加強對PVC生產、加工、使用、廢棄物處理等方面的研究。

2.3應用安全性

目前，我國已經研究了很多環境惰性高分子化學材料，這些材料的處理代價很高，對環境的危害較大，現有的處理方法包括填埋、焚燒、循環利用等。綠色化學應該充分考慮材料的利用率以及材料循環利用。高分子綠色化學材料的安全應用必須滿足以下幾點：①根據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，還可以對這些化學材料進行分類，不同的化學材料處理方法也存在較大的區別，很多惰性高分子材料在處理過程中被浪費，因此需要建立完善的廢棄物回收標準，提高材料的循環利用率;②對于某些可以被循環使用的惰性高分子材料，應該最大限度的回收利用，比如尼龍、PP，PS等，應當避免這些惰性高分子材料流人環境循環中;③對無法回收利用的環境惰性高分子材料，應當盡量采取焚燒的方式，最大限度的利用材料中的熱能。

結語

近年來，高分子材料合成與應用的綠色戰略已成為其發展中的必然趨勢，而高分子材料領域的綠色戰略開發已成為一大熱潮，它將有助于高分子材料朝著更加長遠的道路出發，也將有助于社會的可持續發展。同時，高分子材料的綠色發展戰略也需要我們全社會的支持與鞭策。

參考文獻

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