基于高分子材料合成与应用的绿色化工发展研究

魏开明(震宇(天津)精密塑胶有限公司，山东 德州 253000)

0 引言

随着人类思想意识水平的不断提升，其对于环境保护等内容愈加关注，在某些方面上也在亲自参与。通过建设绿色工业能够缓解经济发展和环境之间的矛盾，绿色化学研究题目的提出成为促进绿色工业发展的关键工作，并且我国在绿色化学研究上取得了显著成果。绿色化学包括两方面研究发展内容，首先是生物降解高分子材料，可以重复多次使用，并且还能够在自然环境中随着时间推移而被微生物有效降解，对环境造成的污染是非常微小的。其次是高分子与相应单体的合成方法。

1 高分子材料合成中存在的问题

高分子材料合成需要找到合适的原料作为研究基础，做好原料的选择与控制工作，避免一些有毒有害的原料被误用。高分子材料合成工艺主要是对材料做高压、加热和冷却等多项加工处理，在这个过程中需要消耗掉大量的能源，在保证材料质量合格的前提下降低能源消耗是人们一直在研究的重点课题之一。高分子材料合成必须要借助一些溶剂、催化剂等物质才能完成，其中又会产生一定量的毒副产物，当这些物质扩散到空气中会对环境和人体健康造成严重影响。目前所了解和接触的和合成高分子材料都是由天然气、石油等矿物燃料中提取出来的，因此在研究过程中会与环境产生极大联系。针对高分子材料的后续处理工作，通常是采用填埋措施，能够回收利用的只占到很少一部分，这样一来不仅会造成资源的浪费，还会对填埋周围区域的环境土壤产生巨大破坏。废弃高分子材料的处理是当今人们关注的问题之一。

2 高分子材料应用中存在的问题

经过人们对高分子材料的大力研究和创新，对于其各项制造工艺已经掌握的较为全面和熟练，同时将其广泛的应用到了人们的日常生活中。然在高分子材料在实际使用中也出现了许多问题，例如会对环境产生破坏和污染，对人体健康具有较大威胁。有的高分子材料在使用很多年后，人们才发现了其对生态环境产生的影响，氟利昂对地球臭氧层的破坏就是一个典型例子。

3 高分子材料合成与应用中的绿色发展战略

3.1 原料无毒化

在高分子材料绿色发展战略推进过程中，必须要做好其原料的控制工作，确保所使用的原料是无毒无害的，并且能够维持很长一点时间的使用和消耗，不需要担心未来的资源紧缺问题。例如，在高分子材料的真实研究工作中，美国为了找到合成原料的替代物质，在高分子材料加工中借助淀粉和PVA缓和物，研究出了强度相差无几的高分子材料，在遗弃之后的分解率也高达100%。

3.2 催化无毒化

聚乳酸类材料能够在高分子材料合成与应用中发挥很大作用，然而在实际研究工作中还需要解决一个非常关键的安全性难题，在聚乳酸材料制备过程中需要用到特定的催化剂，此类催化剂本身具有毒化性质。催化剂主要为辛酸亚锡，其在相关权威机构的认证下已经得到了认可，但是部分研究人员认为辛酸亚锡具有较强的生理毒性，生物降解材料的合成酶催化工序与绿色化学所提出的内容标准是相一致的，然而酶的催化作用受到酶种类和酶促反应的影响，在聚烯经类高分子的加聚反应过程中，其整体的原子利用率达到了100%的水平，即使这样，材料的安全性还需要人们的进一步研究和论证。绿色化学高分子材料制备工作要借助许多不同种类的稳定剂、增强剂等添加剂，其对环境和人体健康是否有较大影响，或者有什么样的影响依旧需要进行深入研究，催化剂无毒化是绿色化学的重点研究内容。

3.3 制备无毒化

在高分子材料合成与应用研究中，一些较为关键的高分子单体找到了绿色的合成方法。例如生活中常见的尼龙材料，其最主要的植被原料之一就是乙二酸，在传统工艺技术中，借助苯为其是原来通过一系列反应来制成乙二酸，并且在这个过程中会生成有毒中间体苯酚和氮氧化物。人们借助现代生物合成技术将葡萄糖作为原料，可以合成乙二酸材料，并且在成本和技术层面都有着非常明显的优势。环氧丙烷是制造聚氨酷泡沫塑料过程中不可或缺的原料之一，一般工艺技术中主要是借助两步反应的氯醇法，其中需要接触到有毒气体氯气，同时排放出含有氯化钙物质的废水，会对生态环境产生严重破坏。为了避免这个问题，相关研究人员通过钛硅分子筛来催化氧化丙烯，进而得到环氧丙烷的新型工艺技术，并且对原子的利用率达到了100%的水平，使得人们在绿色化学领域获得了更加深入的突破和发展。

3.4 合成材料无毒化

通常情况下，许多合成高分子材料是无法实现降解的，同时要想进行回收和二次利用也是较为困难的，放到室外环境中会对生态产生不同程度的破坏与影响，针对这个特性，人们需要在高分子材料的无毒无害性方面上进行大力创新和研究。此外，以绿色化学的角度来看，高分子材料无毒化是绿色化学所要追求并实现的重要目标。在现实生活中，人体手术需要用到的手术缝合线就是由聚氨基酸等材料制备而成，这种材料不会对生物体产生任何影响和后遗症，在生物体内不会产生排斥反应，同时具有非常显著的可降解特性，是一种贡献和作用非常大的合成高分子材料。

3.5 应用无毒化

针对能够回收并重复利用的环境惰性高分子材料，需要对其采取有效措施，避免造成资源浪费情况，同时找到好的处理方法，防止其对环境产生影响和破坏。PP、PE等聚烯烃本身有着较高的热值，在燃烧过程中不会产生有毒有害物质。人们可以借助这一点进行能量转换，为不同工作提供能源动力。现阶段，在城市生活垃圾变电能的建设工作中，其主要就是将PVC材料与PP、PE进行有效筛选和处理，进而防止出现能源难以回收的问题。在PVC材料的处理问题上，人们应逐渐的尽量的减少焚烧的次数，进而控制毒性物质的产生和排放。与此同时，在一些短时间内需要使用到PVC材料的行业和领域，尽快的找到更加环保的替代品，减轻对环境的污染和破坏程度。

4 高分子材料在工程建筑中的运用状况

4.1 直接节能型高分子材料

此类高分子材料能够在建筑工程方面上发挥很大的作用，可以将其用作建筑材料或者保温材料等，同时兼具着优异的防火防水性能，在实际使用过程中能够坚持很长的时间，其本身的化学稳定性也较为显著。真正在实际中得到广泛应用的建筑外墙保温高分子材料主要有酚醛树脂聚氨酯以及和高分子包覆的相变符合材料。在施工过程中可以节省很多时间和精力，并且能够确保良好的保温性能。与此同时，硬质聚氨酯泡沫塑料的闭孔率可以实现90%以上的水平，孔洞之中的二氧化碳等物质，导热率整体上来说符合使用标准和要求。在聚氨酯喷涂工作结束之后，其导热率会维持在0.020W/(K·m)的程度，经过长时间的使用之后，其导热率会发生非常微小的改变，不会对其性能产生影响，和其他材料相比，在保温效果上有着明显优势。与此同时，聚氨酯材料具有良好的疏水特性，在这个情况下水分很难进到材料中，避免建筑材料出现膨胀等现象，确保了建筑整体的稳定性和安全性。

4.2 间接节能型高分子材料

在此类材料的生产和应用过程中，可以为人们节省一定量的成本和资源，同时有效的增加使用寿命和性能。对高分子材料的稳定性、抗老化性等性能的提升都有着显著效果，进而达到节能环保的目的。以纳米氧化锌、纳米二氧化钛与纳米银复合而成的高分子杂化材料，在抗菌方面有着良好表现，在建筑外墙、管道等有着广泛的应用。在空气湿度较大的环境中，可以有效的避免材料出现变质的现象，进而可以使其长时间的保持良好工作状态。缩短材料的实际成型时间，过着降低材料成型标准，这些特性在节能减排过程中起到了良好作用。经过紫外光固化处理的材料，其固化速度、稳定性、力学性能都有着突出表现，值得人们在其应用和发展中投入更多的成本和资源。

4.3 功能性节能或储能高分子材料

此类高分子材料在建筑工程中有着广泛应用，一般是用作热至致变色型高分子材料和聚合物太阳能电池。前者会随着温度的变化而出现明显改变，作为一种功能性材料，在建筑外墙和屋顶涂层施工中可以发挥很大作用。后者是将光能转换成电能，为各项用电设备提供能源动力。

5 高分子材料应用中的绿色战略

在高分子材料废弃之后，可以将其以聚合物的形式展开回收处理，再经过特殊方法的加工达到二次利用的目的。部分高分子材料本身的热塑性较为突出，在针对二次加工利用中发生的降解或者力学性能减弱等现象，不会对其造成很大的影响，仍然可以借助特殊方法对其展开有效处理。此外，将高分子材料以能量的形式做回收利用处理，在特殊工艺技术的支持下将其降解成低分子量油脂或者化学产品，通过燃烧等过程实现能源的有效转换，为人类各项活动提供可靠能源动力。

6 结语

综上所述，在当前复杂形势环境下，人们对于经济与环境协调发展的问题愈加重视，为了尽快缓解这两者之间的矛盾和问题，需要在绿色工业上取得显著的突破和成果。国家在此方面也投入了大量的资源和人力物力。高分子材料合成与应用作为重点发展的内容之一，需要针对其中存在的各项问题制定科学合理的解决措施，加大科研投入，促进高分子材料领域的发展和进步。