環(huán)境友好高分子材料與現(xiàn)代城市生活

1、環(huán)境友好高分子材料與現(xiàn)代城市生活默認(rèn)分類2008-07-02 11:20:55閱讀143評論0字號:大中小 訂閱第5卷第1期徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 Vol . 5 M. 1_8.9.10ye 2005 3月環(huán)境友好高分子材料與現(xiàn)代城市生活王國建（同濟大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海200092現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給我們的城市面貌帶來了日新月異的變化，也使我們充分享受到了前人從未享受過的生活.但是，科學(xué)技術(shù)也是一把雙刃劍，在人們一方面感受科學(xué)技術(shù)帶來的好處時，也越來越深刻地體會到由于不恰當(dāng)使用科學(xué)技術(shù)和不合適的生產(chǎn)和生活方式所帶來的惡果.如人口爆炸、能源危機、資源枯竭、溫室效應(yīng)、生物多樣性減少等.這

2、些問題在城市生活中表現(xiàn)得尤為突出.1城市生活當(dāng)前面臨的主要問題1. 1建筑材料對城市環(huán)境的影響建筑材料作為城市建設(shè)的基本元要素，對環(huán)境的影響至關(guān)重要.一方面，它是國民經(jīng)濟中非常重要的基礎(chǔ)工業(yè)，另一方面，又是天然資源和能源資源消耗最高、破壞土地資源最多、對大氣污染最嚴(yán)重的行業(yè)之一.3. 1化學(xué)建材的發(fā)展及應(yīng)用千百年來，建筑材料一直以無機非金屬材料（磚瓦、石塊、泥土、水泥、玻璃、陶瓷等和金屬材料（鋼材等 為主角化學(xué)建材的出現(xiàn)始于上世紀(jì)60 年代當(dāng)時，世界范圍的石油危機造成了資源危機 和能源危機人們希望在耗資耗能巨大的無機材料 和金屬材料之外找到價廉物美的代用品，高分子材 料便成了首選之物.與無機材

3、料和金屬材料相比， 高分子材料在生產(chǎn)方面消耗天然資源和消耗能量 均較少，產(chǎn)品美觀耐用，品種可變性大，因此用作建 筑材料很快得到廣大公眾的認(rèn)可和歡迎.我國的化學(xué)建材是在上一世紀(jì)90年代大規(guī)模 發(fā)展起來的.1994年在由建設(shè)部召開的全國化學(xué)建 材工作會議上，正式認(rèn)定以合成樹脂為基礎(chǔ)制備的 建筑材料為化學(xué)建材.其中包括4個方面的內(nèi)容， 即塑料管道、塑料門窗、建筑涂料和新型建筑防水材料.以后隨著化學(xué)建材的發(fā)展又不斷填入新的內(nèi)容,現(xiàn)已發(fā)展到包括以下材料的9大類：裝飾裝修材料、外加劑、粘結(jié)劑、密封材料、隔熱保溫材料化學(xué)建材的應(yīng)用，為城市建設(shè)做出了積極的貢獻,對改善城市人民生活的作用也是不言而喻的.3. 2

4、化學(xué)建材在應(yīng)用中存在的問題但是，化學(xué)建材也帶來了環(huán)境污染.由于化學(xué)建材的使用，空氣質(zhì)量，尤其是室內(nèi)空氣質(zhì)量大幅度下降.據(jù)美國一個歷時5年的專題調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在120萬幢商業(yè)建筑物中，有 2500萬人患有 致病建筑綜合癥”許多民用和商用建筑物的室內(nèi)空氣污 染程度是 室外的25倍，有的甚至超過100倍.日本約有30 %的住宅因為使用有害化學(xué)物 質(zhì)而引發(fā)新居綜合癥”英國、西班牙、澳大利亞、美國和其 他工業(yè)發(fā)達(dá)國家都 曾爆發(fā)過因空氣污染引起的軍團病，導(dǎo)致大量人員死亡.我國有關(guān)因使用化學(xué)建材 和裝飾裝修材料導(dǎo)致的環(huán)境污染雖沒有權(quán)威的數(shù)據(jù)，但有關(guān)的問題常見于報端，有些例子還是觸目驚心的8 .例如，PE、PP等

5、塑料管道是作為健康 型化學(xué)建材取代鑄鐵管 道的.前不久同濟新村地下 水管改建工程中引發(fā)的供水管道中含鉛問題”暴露 了我國在化學(xué)建材中健康標(biāo)準(zhǔn)的缺乏.塑料門窗 制備中大量使用的聚氯乙烯材料， 其中氯乙烯含量、含鉛穩(wěn)定劑等問題都沒有真正解決.它的生產(chǎn)、使用以及廢棄后處置對環(huán) 境和人體健康的影響，已成為近年來人們普遍關(guān)心的問題.建筑涂料的綠色化工作 應(yīng)該說是最有成效的，水性健康型乳膠漆的 推廣應(yīng)用，大大改善了涂料對室內(nèi)裝飾 裝修造成的 空氣污染.客觀地說，與其他裝飾裝修材料相比，內(nèi)墻涂料對環(huán)境的污 染是很小的.但實際上，為了片面追求質(zhì)量和經(jīng)濟利益的驅(qū)使，有害物質(zhì)超標(biāo)的建筑涂料的市場上還是經(jīng)常可以看到

6、.此外，地板涂料、家具涂料中有害物質(zhì)超標(biāo)現(xiàn) 象十分嚴(yán)重.據(jù)2005年國家質(zhì)檢總局抽查結(jié)果表明，北京、上海、廣 東、浙江、江蘇、福 建、河北七省市87家木家具生產(chǎn) 企業(yè)的87種產(chǎn)品，不合格率竟達(dá)64. 4 %.其他， 粘合劑、防水材料、墻紙、密封材料等造成的環(huán)境污染也都是不合忽視的.由此可見，化學(xué)建材雖是建筑材料的重大發(fā)展,但其本身也具有十分嚴(yán)重的環(huán)境污染問題.2001年，國家標(biāo)準(zhǔn)委員會頒布了裝飾裝修材料中 有害物質(zhì)限量的十項標(biāo)準(zhǔn)”對推動化學(xué)建材和其他建筑材料向健康型材料方向發(fā)展起了十分積極的作用，對使用者安全使用化學(xué)建材有了法律保障.但是應(yīng)該看到，僅僅符合上述標(biāo)準(zhǔn)的材料還遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不是綠色材料.因

7、為使用 者尚不能從中了解材料在原料的選用、生產(chǎn)工藝的制定等方面是否真正綠色”.人們在這方面要做的工作還很多，要走的路程還很遠(yuǎn).4環(huán)境友好高分子材料的研究現(xiàn)狀和前景綜上所述，在城市建設(shè)中發(fā)展環(huán)境友好高分子材料意義十分重大，前景也十分廣闊.從目前情況看，主要從以下幾方面著手912 :(1對現(xiàn)有化學(xué)建材產(chǎn)品進行改進和改造.現(xiàn)有化學(xué)建材不同程度上還存在對 環(huán)境的污染.但完全能夠取代它們的材料尚未問世，這就要求對現(xiàn)有 產(chǎn)品進行改進和改造，使它們盡量減少對環(huán)境造成 污染.這方面已經(jīng)有大量工作在做.例如，在 塑料門窗型材生產(chǎn)中，用不含鉛的穩(wěn)定劑取代含鉛穩(wěn)定 劑用其他材料取代聚氯乙 烯制備門窗型材等；在建筑涂

8、料生產(chǎn)中，大力發(fā)展和推廣水性涂料，降低水性涂料 中有害助劑和有機揮發(fā)物的使用；在建筑防水材料中推廣聚合物水泥產(chǎn)品和水性 防水涂料 產(chǎn)品，限制瀝青防水材料的應(yīng)用等這方面的工作 已經(jīng)取得了很大的成 效.但離綠色的要求尚很遠(yuǎn)，一個基本的問題是化學(xué)建材生產(chǎn)中用的高分子材料本身尚不是綠色”的.(2發(fā)展環(huán)保節(jié)能型汽車和新型汽車材料.傳統(tǒng)意義上的汽車既耗能又污染環(huán) 境，因此新型節(jié)能型汽車成了大家競相研究的熱門課題.例如包括車身在內(nèi)的全部 零部件均有高分子材料制備的全塑 汽車已在美國問世這種汽車只有4050 kg,由 于重量輕，因此使用時耗能少，排放的尾氣也少，即環(huán)保又節(jié)能.最近，日本發(fā)明 了一種新型高分子乳

9、化 劑,可將20 %40 %的水與60 %80 %的柴油進 行乳化形 成乳化液，然后直接用作汽車燃料，可在不降低熱值的前提下大大降低尾氣的排放 量.軌道交通的噪聲也是城市的污染之一.采用高分子材料 作為高架列車的車輪材 料，可大大降低噪聲.由同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院和材料科學(xué)與工程學(xué)院目前正在這方面開展合作，為盡快解決輕軌交通帶10來的城市噪聲而努力.(3大力開發(fā)綠色高分子材料13 .高分子材料品種多樣、性能優(yōu)異，但一般不 可降解、回收使用率 低，這是人們目前對高分子材料又愛又恨的根本原因.發(fā)展對環(huán)境友好的綠色高分子材料已迫在眉睫.綠色高分子材料應(yīng)該是一種對環(huán)境友好的 高分子材料，是一種可持續(xù)

10、發(fā)展的材料，它在生產(chǎn)和使 用過程中，能合理、科學(xué)地 利用資源和能源，以減少 對人類和環(huán)境的危害.當(dāng)前綠色高分子材料開發(fā)的主要途徑和方向是制備可降解高分子材料和廢棄高分子材料的資源化.可降解高分子材料包括光降解材料和生物降解材料兩大類.前者是利用高分子材料在太 陽光的作用下，分子鏈發(fā)生斷裂而降解的 機理設(shè)計的；后者則是能在細(xì)菌、酶和其 他微生物的作用下使分子鏈斷裂的高分子材料.目前已經(jīng)有將上述兩種機理結(jié)合制備的可降解高分子材料，效果更好比較典型的材料有淀粉改性可降解塑料、聚羥基丁酸酯、聚乳酸等我國從上世紀(jì)80年代起研制可降解高分子材料，現(xiàn)已在 農(nóng)用地膜、一次性 餐具和醫(yī)用材料等方面得到應(yīng)用由于這

11、類材料的 價格較高，降 解的可控性較差，因此在建筑材料方面的應(yīng)用上尚有很大距離.(4發(fā)展功能型和智能型高分子材料14 .功能高分子材料是在上世紀(jì)60年代 發(fā)展起來的一類 高分子材料.與一般材料主要關(guān)注其力學(xué)強度不 同，功能高分子材 料具有特殊的功能，如導(dǎo)電性、感光性、高吸水性、高選擇吸附性等，具有十分重 要的用途.功能高分子材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中已經(jīng)有很多用途，在建筑領(lǐng)域也已開始使用.如將高吸水性樹脂摻入混凝土 ， 可起到密封堵漏的作 用；將香精或驅(qū)蚊劑封入高分子微膠囊再制成內(nèi)墻涂料，可制成可控緩釋性芳香涂料和滅蚊涂料；將導(dǎo)電高分子材料與玻璃結(jié)合，可制成安全 玻璃和可加熱玻璃等.智能高分

12、子材料是近10來年提出的又一類特 殊類型的高分子材料.它不但有 某些特殊的功能，而且這些功能能夠根據(jù)外界環(huán)境的變化按照人們的意愿調(diào)節(jié).例如將感光性智能高分子與玻璃結(jié) 合，可制成光控性玻璃，光照時變成乳白色而遮蔽 光線的射入,無光時則轉(zhuǎn)變?yōu)橥该?，提高光線的攝 入量.在墻紙和涂料中加入高吸 水性樹脂，利用高吸水性樹脂即可吸濕又可釋放水分的特點，可有效調(diào)節(jié)室內(nèi)濕 度.美國目前正在開發(fā)的一種建筑節(jié)能 材料，是將低熔點熔鹽密封在中空纖維中， 然后將這種纖維摻入墻體材料中制成智能型墻體，當(dāng)外界溫度升高時，熔鹽熔融而吸熱，使室內(nèi)溫度降低；當(dāng)外界溫度降低時，熔鹽凝固而放熱，使室內(nèi)溫度升高. 使用這種墻體材料后

13、，在不用空調(diào)的情況下室 內(nèi)溫度可長期保持在2025 C之間.功能型和智能型高分子材料目前存在的問題主要是價格和控制靈敏度問題.(5廢棄高分子材料的資源化15 .隨著高分子科學(xué)與合成技術(shù)的飛速發(fā)展，高分子材料在高新技術(shù)領(lǐng)域和國民經(jīng)濟各方面的 應(yīng)用越來越廣泛，以塑代鋼、代木的趨勢越來越強但是在高分子材料快 速增長的 同時，廢舊高分子材料數(shù)量也急劇增長據(jù)有關(guān)資料報道，廢舊塑料的產(chǎn)生量約占 其當(dāng)年制品產(chǎn)量的70 %，廢舊橡膠數(shù)量約占其當(dāng)年制品產(chǎn)量 的40 %.高分子廢棄 物的大量累積，已形成白色污 染，嚴(yán)重危害地球的自然生態(tài)環(huán)境.目前,難分解的 高分子材料已成為城市固體廢棄物的主要來源，如何綠色化處理

14、大量的廢舊高分子 材料已成為當(dāng)今 社會的一大難題.可降解塑料是消除白色污染的一 個途徑，而變廢 為寶（回收利用才是高分子材料綠 色化的根本出路這樣既解決了資源危機，又保 護了環(huán)境就目前世界各國對廢舊高分子材料的回收利用情況看，主要是一級和二級回收利用，包括廢舊高分子材料的分揀和分類、廢舊高分子材料等直接 利用、廢舊高分子材料再加工、廢舊材料的改性等 目前應(yīng) 用較為成功的是將廢橡膠粉碎后用作道路材料和體育場跑道材料，具有吸音、透水 和高摩擦等作用，使道路等級大大提高三級回收是采用技術(shù)含量較高的可控解聚和降解方法，將廢舊高分子材料變成單體，低分子量油脂或其他化學(xué)原料，并加 以回收利用，這是最理 想的回收方法，國內(nèi)外都有大量研究但目前成本 較高，尚 沒有推廣應(yīng)用四級回收就是對那些難以 分揀，無法通過一、二、三級再生的廢舊 高分子材料 料進行燃燒制造熱能,據(jù)資料介紹,木材的燃燒