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当聚合物的防老化和绿色高分子概念

发布时间:2021-09-11 10:28:21 阅读: 来源:排气阀厂家

聚合物的防老化和绿色高分子概念

1 聚合物的防老化

通过上述讨论不难明白,聚合物材料总是要或快或慢地老化的,是普遍现象,表现在其物理性能或特殊功能上的相应变坏,如发硬、发粘、脆化、变色、强度降低或丧失,以及功能高分子的原有功能衰减、丧失等等。实际上任何聚合物都需要适当地防止老化或减缓老化速度。即使是短期使用的塑料制品如一次性食品包装袋,在加工成型时也有防老化问题。对于永久使用的如涂料、粘合剂等聚合物材料老化问题就更突出了。采用有效的防老化措施往往可以扩大一种聚合物的应用领域或用于更苛刻条件,也可以因延长了使用寿命获得经济效益。从环境保护上看,如能使长期、永久性使用类型的塑料的实际使用寿命延长,便可减少其废弃数量,从而减少环境污染或减轻环保NatureWorks全新材料进入亚洲负荷。总之聚合物材料的防老化如同聚合物的合成是高分子科学的另一个重大方面。

聚合物材料的老化既有高分子本身的化学结构和物理状态等内在因素,又有来自外在的热、光、电、高能辐射、机械应力、氧、臭氧、水、酸、碱、菌、酶等等,无所不包,且因聚合物的品种、不同制品、性能要求的差异以及使用环境如何而异,错综复杂,不存在单一的防老化的标准和方法。老化和防老化是一个大领域,有许多专著,这里无法详述,仅把防老化的一般途径简单归纳如下:

1 采用合理的聚合工艺路线和纯度合格的单体以及辅助原料进行聚合物合成,以获得自身可能具有的高耐老化性能;或有针对性的采用共聚、共混、交联等方法提高聚合物耐老化性能。

2 采用先进(适宜)的加工成型工艺(包括添加改善加工性能的各种助剂和热、氧稳定剂等),防止加工过程的老化,防止或尽可能减少产生新的老化诱发因素。

3 根据具体聚合物材料的主要老化机理和制品的实用环境条件添加相应的各种稳定剂,如热、氧、光稳定剂、防霉剂等等。

4 采用可能的适当物理保护措施如表面涂层、表面保护膜等,减轻老化外因影响。

5 根据聚合物性能,扬长避短认真地科学地选用,并研制推万能材料实验机测试拉伸长度广专用塑料及其制品,不适合户外使用的避免户外使用,不适合高温使用的避免高温使用等等。

2 绿色高分子概念

老化与防老化研究,长期以来,其目的主要是为了提高高分子的耐久性。毫无疑问这一方向今后将继续下去。但随着高分子工业的发展,应用领域的扩大,合成高分子的废弃量与年俱增,因而为了防止公害谋求高分子自然分解回归大自然的要求也随之日益强烈。今后对合成高分子的研究开发,必将按其用途向提高耐久性和用毕寿终两个方向发展。因此,20世纪90年代,人类先觉者们提出“绿色高分子”的概念,此词来源于绿色化学与技术,是在高分子材料制造、应用、废弃物处理中,对环境无害与环境友好的意思。如何不污染环境地处理掉不能被环境自然降解的废弃高分子材料,如何开发利用可环境降解的高分子材料,是高分子绿色化工程中的两大关键课题。

1 环境惰性高分子废弃物的处理

环境惰性高分子即在环境中不能自然降解的高分子。目前,处理环境惰性高分子的废弃物有三种方法。

(1) 土埋法此法由于高分子不易降解,往往埋上几十乃至几百年依然存在,占用大量土地,对于像我国这样地少人多的国家,此法很不适合。

(2) 焚烧法普通焚烧会产生大量有害有毒气体和残渣,严重污染环境,是环保不能容许的,即便用各种先进的焚烧炉,高温高压下( 1200℃,高于105~106Pa)焚烧,虽然能将废弃物全部转化为可利用的能量,但投资大,且焚烧中仍有废气污染环境的隐患,因而此法也不完美。

(3) 废弃物的再生与循环利用法此法既变废为宝,节约石油资源,又减少了对环境的污染。因此,是最符合绿色高分子概念的方法。现在已有不少成功的例子,例如,废弃的有机玻璃经绝氧热裂成单体MMA再使用;废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)经甲醇醇解变成单体,再经缩聚反应,又获PET;废尼龙66地毯经氨解回收单体,再缩聚成的尼龙拉力实验机力值的丈量是经过测力传感器、扩大器和数应在引申计在试样上装夹终了后据处置系统来完成丈量66为工程塑料用于制汽车车身;用废弃聚乙烯(PE)制得的再生PE大量用于制备邮件包装袋;废PS包装材料,特别是一次性饭盒,用BaO处理高温分解成单体再利用等。当然,推广高分子废弃物的循环利用法时,必须强调对高分子材料使用方法的宣传及高分子材料的分类管理,这在国外已有成功的经验。

2 可环境降解高分子材料的开发利用

环境降解主要是生物降解,又分生物崩解型和完全生物降解型两类。前者是在高分子树脂中加部分可被生物降解的物质后加工成制品,用弃后由于这部分可环境降解而使整体形态崩溃,属不完全降解型。例如,将淀粉、天然矿物质以及脂肪族聚酯等加到聚烯烃树脂中,加工成的塑料即为崩解型可环境降解材料。完全生物降解型高分子材料为生物合成的天然高分子材料或改性天然高分子材料,或某些结构的合成高分子材料。从规模、成本等因素考虑,通过化学合成法制备可降解高分子材料最具现实意义。现在研究开发得最多的生物降解高分子材料有脂肪族聚酯类、聚乙烯醇、聚酰胺、聚酰胺酯及氨基酸等。其中产量最大、用途最广的是脂肪族聚酯类,如聚乳酸(聚羟基丙酸)、聚羟基丁酸、聚羟基戊酸等。这类聚酯由于酯键易水解,而主链又柔,易被自然界中的微生物或动植物体内的酶分解或代谢,最后变成CO2和水。

利用生物技术制备可生物降解高分子材料,虽然目前成本较高,但最符合绿色高分子概念。例如天然纤维素或糖经细菌发酵,能制得羟基丁酸和羟基戊酸,用它们聚合出的高分子性能类似聚丙烯,但能完全环境降解;又如用玉米和甜菜为原料,经发酵得乳酸,本体聚合成聚乳酸。用它制成医用外科缝合线,可自降解掉,不用拆线;用它代替PE作为包装材料和农用薄膜,解决了这一领域最令人头疼的大量废弃物的处理问题。由这些例子可见,利用生物技术,从原料到产品、从生产到应用、直至废弃后的处理,能完全不产生任何对环境的污染,并且以可再生的农副产品为原料代替日趋短缺的不可再生的石油资源,这才是真正体现了绿色的内涵。

我们相信,随着人类社会的不断前进,高分子材料绿色化的概念会成为人类的共识世纪将是绿色高分子的世纪。

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