绿色化学原理与绿色产品设计第4章 绿色材料.ppt

绿色化学原理与绿色产品设计第4章 绿色材料.ppt主讲人:代斌(教授)
第4章绿色材料
绿色高分子材料
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人们日常生活所必不可少的重要材料。
通常,根据来源可将高分子材料划分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。
高分子材料的结构决定其性能,通过对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。
按特性将高分子材料分为:
(1)橡胶有天然橡胶和合成橡胶两种,是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链柔性好,在外力作用下可以产生较大形变,去掉外力之后又能迅速恢复原状。
(2)高分子纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维一般为结晶聚合物。20世纪末,合成纤维与天然纤维的产量之比已经超过4:6。
(3)塑料以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得的。按合成树脂的特性可分为热固性塑料和热塑性塑料;按照用途又可分为通用塑料和工程塑料
(4)高分子胶粘剂分为天然和合成两种,它们是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。
(5)高分子涂料是以聚合物为主要膜物质,加入溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然涂料和合成涂料。
(6)高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。
高分子材料在合成、加工、使用和后处理中,都存在缺陷,会造成资源和能源的大量消耗,并对环境产生污染。
在高分子的合成过程中,会使用大量的溶剂、催化剂等物质,它们可能会残留在产品中,同时,在合成反应中有时会生成有毒的副产物,另外对高分子合成来说,一般需要特定的工艺条件,例如高压、加热、冷却等,这样就需消耗大量的水和能源。
绿色高分子材料的提出
高分子材料的缺陷
高分子材料传统的加工方法主要是热加工、机械加工和化学加工方法。热加工的设备大部分是电热式,热效低、能耗大,导致能源浪费。有些高分子材料受热很容易发生热、氧降解行为,例如聚氯乙烯产生有害气体,一方面对环境产生危害,另一方面也严重损害加工的机械和设备。
与任何工业制品一样,大规模生产的高分子材料制品在生产和使用中也必然出现大量的废弃物。“白色污染”已经严重污染环境、土壤,目前已成为世界各国的主要的污染源,而且值得关注的是,它们的产量年年递增。
绿色高分子材料的含义
绿色高分子材料是一种对环境友好的材料,它充分合理地利用资源和能源,并把整个预防污染环境的战略持续地应用于生产全过程和产品生命周期全过程,以减少对人类和环境的危害。
绿色高分子材料的含义包括绿色高分子和绿色化学。绿色高分子材料主要是指可环境降解高分子和环境稳定高分子的循环使用;绿色化学是指所有高分子与相应单体的合成方法,都必须对环保无害。
可降解高分子材料
可降解高
分子材料
光降解
材料
生物降解
材料
光-生物降
解材料
在太阳光的作用下,分子链发生断裂而降解的机理
在细菌、酶和其他微生物的作用下使分子链断裂的高分子材料
结合光和生物的降解作用,使高分子材料的完全降解