复合材料 产业创新——访南京林业大学理学院化学与材料科学系系主任罗振扬老师

本刊记者 高慧娟

复合材料 产业创新
——访南京林业大学理学院化学与材料科学系系主任罗振扬老师

本刊记者 高慧娟

“在应对全球金融危机中，我国聚氨酯行业表现得一枝独秀，纵观复苏轨迹，行业已完成力量的积蓄，即将迎来下一个发展高峰。”中国聚氨酯工业协会秘书长张杰对聚氨酯行业的发展充满信心。

聚氨酯在20世纪30年代由德国化学家O.Bayer发明以来，半个多世纪以来迅速用于制造泡沫塑料、纤维、弹性体、合成革、涂料、胶黏剂、铺装材料和医用材料等，广泛应用于交通、建筑、轻工、纺织、机电、航空、医疗卫生等领域。

近20多年来，聚氨酯产品品种、应用领域、产业规模迅速扩大，已成为发展最快的高分子合成材料工业之一。可以预料，随着科技的进步及新应用领域的拓展，聚氨酯工业的发展将为人们带来更为便利和舒适的生活。而我国这一具有巨大潜力的市场,必将成为世界聚氨酯工业发展的动力源。

作为国家环保部环境保护对外合作中心聘请的专家，南京林业大学理学院化学与材料科学系系主任罗振扬老师长期从事聚氨酯材料的开发研究工作，自1995年以来，他开始从事聚氨酯泡沫领域ODS物质淘汰和替代的技术研发和技术推广工作，演绎着精彩的学术人生。

记者：随着石油消耗量增加，人类面临着石油资源的日益短缺和原油价格的不断上涨，用可再生资源生产化工原料、材料和燃料越来越吸引人们的重视。直接影响聚氨酯工业发展的是原料问题，请您详细谈谈好吗？

罗振扬老师：直接影响聚氨酯工业发展的是原料问题，作为主要原料之一的多元醇新品种的研制和老品种的改性一直是聚氨酯领域的重要课题。1970年代的石油危机使人们觉察到有机化工原料完全依赖于不能再生的石油资源的危险性。特别是在当今，人类社会高速发展，消耗了大量石油资源，全球的石油储量有朝一日会枯竭。为实现社会的可持续性发展，各国的科研人员多年来一直致力于发展和寻找石油的替代品，用以发展化学、能源工业。聚氨酯的生产也不例外，近年来，人们在研制可再生的原料方面做了大量的工作，并取得了某些实质性的进展，开发了以自然界可再生资源为原料的合成和改性多元醇的方法。植物油是人们最早用于制备低聚多元醇原料之一，使用较多的有大豆油、棕榈油、菜籽油、蓖麻油等。

我们就植物油多元醇的开发进行了一系列的工作，以天然可再生原料——植物油（蓖麻油、大豆油、菜籽油等）为原料对其进行改性，并作为多元醇来制备完全符合环境保护要求的聚氨酯产品。再有减水剂是目前研究和应用最广泛的一种混凝土外加剂，不仅能改善混凝土的施工性能，还能提高其应用性能，节约成本，正逐步成为混凝土必不可少的第五种组分，建筑行业对减水剂的需求量日益增大，我国每年需要的减水剂超过200万吨。目前生产的高效减水剂一般以萘系磺酸盐为主，占市场80%以上，其它种类产品如三聚氰胺甲醛树脂磺酸盐（密胺系）、氨基磺酸盐、脂肪族磺酸盐等，均采用石油化工原料生产加工而成，对资源依赖性强。

木质素是数量上仅次于纤维素的第二大类天然高分子材料。目前主要作为工业制浆的副产品，随废水排放掉。若不进行回收利用则不仅对环境造成严重的污染，而且造成了物质资源的极大浪费。因此，木质素的商业化应用一直是科学家研究的目标，尤其是在人们对能源危机认识的不断提高的今天。

我们目前着重研究了不同改性方法对木质素减水剂性能的影响。例如木质素改性氨基磺酸盐减水剂，可以避免普通氨基系减水剂那样容易出现泌水和板结现象，而且混凝土强度发展稳定，收缩率低，再加上改性木质素减水剂是从提取的纸浆废液中经过化学处理而得，属于废弃物资源化利用的产品，环保性很明显。

记者：保护臭氧层和生态环境，积极加快淘汰消耗臭氧层物质(ODS)进程，是时代赋予的重任。作为业内专家，请您为我们详细讲解一下臭氧层的相关情况好吗？臭氧层被破坏后紫外线会造成哪些危害？科学家的研究是有不同观点的，目前倾向于会表现在哪些方面呢？

罗振扬老师：ODS物质，指消耗臭氧层物质。英国南极探险队从1957年开始观察南极上空，每年都在9-11月发现臭氧层空洞。1985年，英国科学家约瑟夫·法曼在《自然》杂志上发表了他在南极做了近30年的臭氧观测结果，南极的臭氧浓度在几年间剧降了50%。这个发现引起举世震惊。通过出色的科学研究，罗兰、莫利纳和克鲁岑揭开了平流层臭氧损耗的主要原因，他们获得了1995年的诺贝尔奖。他们搜集和分析了大量的大气数据，研究了数以百计的化学反应，发现是人类大量使用的氯氟烃类的化合物消耗了臭氧，导致南极上空的臭氧层变薄并出现空洞。

自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km-50Km的大气中，我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。这厚厚的一层臭氧，对地球环境和人类是非常重要的。

正是由于臭氧层的存在，阻碍了紫外线透过大气层到达地球表面。臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的的危害，目前已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响。短波段的紫外线通过大气层到达地面后对生物产生危害，对人体健康和生物生长都会造成影响。如果臭氧层保护得好，我们采取了相关的防范措施，那么这些紫外线就不会对生物以及我们的身体产生危害，但如果臭氧层被破坏之后，这些紫外线就会对我们造成损害。

臭氧层被破坏造成的损害主要包括：对人体健康的损害，人类得白内障、皮肤癌等疾病的发生率将会大大提高；对于豆类和瓜果类的农作物，将造成这些作物的大幅减产；对海洋水生生物系统的破坏；加速一些人工合成材料的氧化速度，造成一些建筑物使用寿命减短，影响使用安全；温室效应进一步加剧，这里就不过多介绍，只是简单地说一下了。

根据科学家的研究，目前南极上空已经出现了臭氧空洞，并且有继续扩大发展的趋势，形势是非常严峻的，应该引起我们的强烈关注。除了南极以外，包括北极和我们的青藏高原的上空等，臭氧层也遭到了一定程度的破坏。

随着大量化学品的使用对大气中臭氧层造成了破坏，国际社会逐渐形成了一些共识，最早是在1985年签订了保护臭氧层的《维也纳公约》和1987年关于淘汰消耗臭氧层物质的《蒙特利尔议定书》，我国分别在1989年和1991年加入了上述两个公约。环保部作为我们国家履约的牵头单位，认真履行我国在公约中的责任和义务，到目前为止，我国的履约工作进行得是卓有成效的，而且在国际上受到了普遍的好评。

目前我承担了世界银行赠款淘汰消耗臭氧层物质项目“预混环戊烷组合聚醚安全评估”。2009年11月《蒙特利尔议定书》多边基金执委会第59次会议批准了中国聚氨酯泡沫行业预混环戊烷组合聚醚配料中心示范项目。

为推动该示范项目的顺利实施并配合中国聚氨酯泡沫行业含氢氯氟烃（HCFC）淘汰计划的编制，环境保护部对外合作中心同世界银行商定，将使用泡沫行业计划部分赠款资金开展预混环戊烷组合聚醚生产、运输及使用的安全评估技援项目。

项目将全面、系统地研究预混环戊烷组合聚醚的生产、运输及使用过程。通过现场调查、安全评估和相关实验，形成预混环戊烷组合聚醚的化学品安全说明书（MSDS）。还将制定预混环戊烷组合聚醚生产规范、运输规范和使用操作手册并开发出一套针对预混环戊烷从生产到使用的安全培训教材。通过实施本项目，将指导预混环戊烷组合聚醚的安全生产、安全运输和安全使用，推动中国PU泡沫行业广大中小企业采用环戊烷发泡技术替代HCFC-141b。

后记：“十二五”规划草案提出，“十二五”期间是石化行业的产业转型期，聚氨酯等精细化工与化工新材将获得更多发展机会。而相关预测也显示，未来几年内，中国仍将是亚洲乃至聚氨酯市场增长的主要推力，未来中国的聚氨酯消费将保持高速增长势头。期待罗振扬老师及其团队能为我国聚氨酯行业的发展做出更大的贡献。