魏開(kāi)明(震宇(天津)精密塑膠有限公司，山東 德州 253000)

0 引言

隨著人類思想意識(shí)水平的不斷提升，其對(duì)于環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容愈加關(guān)注，在某些方面上也在親自參與。通過(guò)建設(shè)綠色工業(yè)能夠緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境之間的矛盾，綠色化學(xué)研究題目的提出成為促進(jìn)綠色工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵工作，并且我國(guó)在綠色化學(xué)研究上取得了顯著成果。綠色化學(xué)包括兩方面研究發(fā)展內(nèi)容，首先是生物降解高分子材料，可以重復(fù)多次使用，并且還能夠在自然環(huán)境中隨著時(shí)間推移而被微生物有效降解，對(duì)環(huán)境造成的污染是非常微小的。其次是高分子與相應(yīng)單體的合成方法。

1 高分子材料合成中存在的問(wèn)題

高分子材料合成需要找到合適的原料作為研究基礎(chǔ)，做好原料的選擇與控制工作，避免一些有毒有害的原料被誤用。高分子材料合成工藝主要是對(duì)材料做高壓、加熱和冷卻等多項(xiàng)加工處理，在這個(gè)過(guò)程中需要消耗掉大量的能源，在保證材料質(zhì)量合格的前提下降低能源消耗是人們一直在研究的重點(diǎn)課題之一。高分子材料合成必須要借助一些溶劑、催化劑等物質(zhì)才能完成，其中又會(huì)產(chǎn)生一定量的毒副產(chǎn)物，當(dāng)這些物質(zhì)擴(kuò)散到空氣中會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重影響。目前所了解和接觸的和合成高分子材料都是由天然氣、石油等礦物燃料中提取出來(lái)的，因此在研究過(guò)程中會(huì)與環(huán)境產(chǎn)生極大聯(lián)系。針對(duì)高分子材料的后續(xù)處理工作，通常是采用填埋措施，能夠回收利用的只占到很少一部分，這樣一來(lái)不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)填埋周?chē)鷧^(qū)域的環(huán)境土壤產(chǎn)生巨大破壞。廢棄高分子材料的處理是當(dāng)今人們關(guān)注的問(wèn)題之一。

2 高分子材料應(yīng)用中存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)人們對(duì)高分子材料的大力研究和創(chuàng)新，對(duì)于其各項(xiàng)制造工藝已經(jīng)掌握的較為全面和熟練，同時(shí)將其廣泛的應(yīng)用到了人們的日常生活中。然在高分子材料在實(shí)際使用中也出現(xiàn)了許多問(wèn)題，例如會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞和污染，對(duì)人體健康具有較大威脅。有的高分子材料在使用很多年后，人們才發(fā)現(xiàn)了其對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，氟利昂對(duì)地球臭氧層的破壞就是一個(gè)典型例子。

3 高分子材料合成與應(yīng)用中的綠色發(fā)展戰(zhàn)略

3.1 原料無(wú)毒化

在高分子材料綠色發(fā)展戰(zhàn)略推進(jìn)過(guò)程中，必須要做好其原料的控制工作，確保所使用的原料是無(wú)毒無(wú)害的，并且能夠維持很長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間的使用和消耗，不需要擔(dān)心未來(lái)的資源緊缺問(wèn)題。例如，在高分子材料的真實(shí)研究工作中，美國(guó)為了找到合成原料的替代物質(zhì)，在高分子材料加工中借助淀粉和PVA緩和物，研究出了強(qiáng)度相差無(wú)幾的高分子材料，在遺棄之后的分解率也高達(dá)100%。

3.2 催化無(wú)毒化

聚乳酸類材料能夠在高分子材料合成與應(yīng)用中發(fā)揮很大作用，然而在實(shí)際研究工作中還需要解決一個(gè)非常關(guān)鍵的安全性難題，在聚乳酸材料制備過(guò)程中需要用到特定的催化劑，此類催化劑本身具有毒化性質(zhì)。催化劑主要為辛酸亞錫，其在相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證下已經(jīng)得到了認(rèn)可，但是部分研究人員認(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工序與綠色化學(xué)所提出的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是相一致的，然而酶的催化作用受到酶種類和酶促反應(yīng)的影響，在聚烯經(jīng)類高分子的加聚反應(yīng)過(guò)程中，其整體的原子利用率達(dá)到了100%的水平，即使這樣，材料的安全性還需要人們的進(jìn)一步研究和論證。綠色化學(xué)高分子材料制備工作要借助許多不同種類的穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑等添加劑，其對(duì)環(huán)境和人體健康是否有較大影響，或者有什么樣的影響依舊需要進(jìn)行深入研究，催化劑無(wú)毒化是綠色化學(xué)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

3.3 制備無(wú)毒化

在高分子材料合成與應(yīng)用研究中，一些較為關(guān)鍵的高分子單體找到了綠色的合成方法。例如生活中常見(jiàn)的尼龍材料，其最主要的植被原料之一就是乙二酸，在傳統(tǒng)工藝技術(shù)中，借助苯為其是原來(lái)通過(guò)一系列反應(yīng)來(lái)制成乙二酸，并且在這個(gè)過(guò)程中會(huì)生成有毒中間體苯酚和氮氧化物。人們借助現(xiàn)代生物合成技術(shù)將葡萄糖作為原料，可以合成乙二酸材料，并且在成本和技術(shù)層面都有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。環(huán)氧丙烷是制造聚氨酷泡沫塑料過(guò)程中不可或缺的原料之一，一般工藝技術(shù)中主要是借助兩步反應(yīng)的氯醇法，其中需要接觸到有毒氣體氯氣，同時(shí)排放出含有氯化鈣物質(zhì)的廢水，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。為了避免這個(gè)問(wèn)題，相關(guān)研究人員通過(guò)鈦硅分子篩來(lái)催化氧化丙烯，進(jìn)而得到環(huán)氧丙烷的新型工藝技術(shù)，并且對(duì)原子的利用率達(dá)到了100%的水平，使得人們?cè)诰G色化學(xué)領(lǐng)域獲得了更加深入的突破和發(fā)展。

3.4 合成材料無(wú)毒化

通常情況下，許多合成高分子材料是無(wú)法實(shí)現(xiàn)降解的，同時(shí)要想進(jìn)行回收和二次利用也是較為困難的，放到室外環(huán)境中會(huì)對(duì)生態(tài)產(chǎn)生不同程度的破壞與影響，針對(duì)這個(gè)特性，人們需要在高分子材料的無(wú)毒無(wú)害性方面上進(jìn)行大力創(chuàng)新和研究。此外，以綠色化學(xué)的角度來(lái)看，高分子材料無(wú)毒化是綠色化學(xué)所要追求并實(shí)現(xiàn)的重要目標(biāo)。在現(xiàn)實(shí)生活中，人體手術(shù)需要用到的手術(shù)縫合線就是由聚氨基酸等材料制備而成，這種材料不會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生任何影響和后遺癥，在生物體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng)，同時(shí)具有非常顯著的可降解特性，是一種貢獻(xiàn)和作用非常大的合成高分子材料。

3.5 應(yīng)用無(wú)毒化

針對(duì)能夠回收并重復(fù)利用的環(huán)境惰性高分子材料，需要對(duì)其采取有效措施，避免造成資源浪費(fèi)情況，同時(shí)找到好的處理方法，防止其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響和破壞。PP、PE等聚烯烴本身有著較高的熱值，在燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。人們可以借助這一點(diǎn)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，為不同工作提供能源動(dòng)力?，F(xiàn)階段，在城市生活垃圾變電能的建設(shè)工作中，其主要就是將PVC材料與PP、PE進(jìn)行有效篩選和處理，進(jìn)而防止出現(xiàn)能源難以回收的問(wèn)題。在PVC材料的處理問(wèn)題上，人們應(yīng)逐漸的盡量的減少焚燒的次數(shù)，進(jìn)而控制毒性物質(zhì)的產(chǎn)生和排放。與此同時(shí)，在一些短時(shí)間內(nèi)需要使用到PVC材料的行業(yè)和領(lǐng)域，盡快的找到更加環(huán)保的替代品，減輕對(duì)環(huán)境的污染和破壞程度。

4 高分子材料在工程建筑中的運(yùn)用狀況

4.1 直接節(jié)能型高分子材料

此類高分子材料能夠在建筑工程方面上發(fā)揮很大的作用，可以將其用作建筑材料或者保溫材料等，同時(shí)兼具著優(yōu)異的防火防水性能，在實(shí)際使用過(guò)程中能夠堅(jiān)持很長(zhǎng)的時(shí)間，其本身的化學(xué)穩(wěn)定性也較為顯著。真正在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用的建筑外墻保溫高分子材料主要有酚醛樹(shù)脂聚氨酯以及和高分子包覆的相變符合材料。在施工過(guò)程中可以節(jié)省很多時(shí)間和精力，并且能夠確保良好的保溫性能。與此同時(shí)，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的閉孔率可以實(shí)現(xiàn)90%以上的水平，孔洞之中的二氧化碳等物質(zhì)，導(dǎo)熱率整體上來(lái)說(shuō)符合使用標(biāo)準(zhǔn)和要求。在聚氨酯噴涂工作結(jié)束之后，其導(dǎo)熱率會(huì)維持在0.020W/(K·m)的程度，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，其導(dǎo)熱率會(huì)發(fā)生非常微小的改變，不會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生影響，和其他材料相比，在保溫效果上有著明顯優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，聚氨酯材料具有良好的疏水特性，在這個(gè)情況下水分很難進(jìn)到材料中，避免建筑材料出現(xiàn)膨脹等現(xiàn)象，確保了建筑整體的穩(wěn)定性和安全性。

4.2 間接節(jié)能型高分子材料

在此類材料的生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中，可以為人們節(jié)省一定量的成本和資源，同時(shí)有效的增加使用壽命和性能。對(duì)高分子材料的穩(wěn)定性、抗老化性等性能的提升都有著顯著效果，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。以納米氧化鋅、納米二氧化鈦與納米銀復(fù)合而成的高分子雜化材料，在抗菌方面有著良好表現(xiàn)，在建筑外墻、管道等有著廣泛的應(yīng)用。在空氣濕度較大的環(huán)境中，可以有效的避免材料出現(xiàn)變質(zhì)的現(xiàn)象，進(jìn)而可以使其長(zhǎng)時(shí)間的保持良好工作狀態(tài)?？s短材料的實(shí)際成型時(shí)間，過(guò)著降低材料成型標(biāo)準(zhǔn)，這些特性在節(jié)能減排過(guò)程中起到了良好作用。經(jīng)過(guò)紫外光固化處理的材料，其固化速度、穩(wěn)定性、力學(xué)性能都有著突出表現(xiàn)，值得人們?cè)谄鋺?yīng)用和發(fā)展中投入更多的成本和資源。

4.3 功能性節(jié)能或儲(chǔ)能高分子材料

此類高分子材料在建筑工程中有著廣泛應(yīng)用，一般是用作熱至致變色型高分子材料和聚合物太陽(yáng)能電池。前者會(huì)隨著溫度的變化而出現(xiàn)明顯改變，作為一種功能性材料，在建筑外墻和屋頂涂層施工中可以發(fā)揮很大作用。后者是將光能轉(zhuǎn)換成電能，為各項(xiàng)用電設(shè)備提供能源動(dòng)力。

5 高分子材料應(yīng)用中的綠色戰(zhàn)略

在高分子材料廢棄之后，可以將其以聚合物的形式展開(kāi)回收處理，再經(jīng)過(guò)特殊方法的加工達(dá)到二次利用的目的。部分高分子材料本身的熱塑性較為突出，在針對(duì)二次加工利用中發(fā)生的降解或者力學(xué)性能減弱等現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)其造成很大的影響，仍然可以借助特殊方法對(duì)其展開(kāi)有效處理。此外，將高分子材料以能量的形式做回收利用處理，在特殊工藝技術(shù)的支持下將其降解成低分子量油脂或者化學(xué)產(chǎn)品，通過(guò)燃燒等過(guò)程實(shí)現(xiàn)能源的有效轉(zhuǎn)換，為人類各項(xiàng)活動(dòng)提供可靠能源動(dòng)力。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前復(fù)雜形勢(shì)環(huán)境下，人們對(duì)于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的問(wèn)題愈加重視，為了盡快緩解這兩者之間的矛盾和問(wèn)題，需要在綠色工業(yè)上取得顯著的突破和成果。國(guó)家在此方面也投入了大量的資源和人力物力。高分子材料合成與應(yīng)用作為重點(diǎn)發(fā)展的內(nèi)容之一，需要針對(duì)其中存在的各項(xiàng)問(wèn)題制定科學(xué)合理的解決措施，加大科研投入，促進(jìn)高分子材料領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。