
- 收藏
- 加入书签
浅析高分子材料的应用与合成的绿色化工发展
摘要:化工行业是一个高耗能、高污染的行业,随着我国绿色环保理念的不断推动,化工企业迫切需要转变生产模式,积极推动高分子材料合成与应用的绿色创新发展。本文指出了高分子材料合成与应用中存在的问题,并提出了实现绿色化工的发展战略。文章从高分子材料合成过程中的问题进行分析,探讨如何实现高分子材料的绿色加工技术与应用,以促进绿色化工的实现。
关键词:高分子;材料;应用合成;绿色发展;
前言:本文对高分子材料合成与应用在绿色化工发展方面的研究现状进行综述,并对未来的发展进行了展望。通过对目前存在的问题和挑战进行分析,总结了高分子材料绿色化工的基本途径,希望能够有效的促进高分子材料的绿色发展。
一、高分子材料合成过程中出现的主要问题
在高分子材料的合成过程中通常需要大量的原材料,而这些原材料在应用过程中往往会消耗大量能源。因此,在合成过程中合理选择原材料、减少环境污染、降低能源消耗是至关重要的。传统的高分子材料合成过程中会产生一定量的有毒副产物,这些副产物可能会扩散到大气环境中或排放到水体中,对自然环境和人类健康构成严重威胁。随着高分子材料使用量的不断增加以及应用领域的拓宽,一些问题也逐渐暴露出来,比如对地球臭氧层的破坏和白色污染等。因此,开发高分子材料的绿色合成技术并实现可循环利用是绿色化工发展的重要方向之一。
二、高分子材料合成应用过程中的绿色发展战略
(一)绿色合成技术
在传统的高分子材料合成过程中,常常使用大量挥发性强、毒性大的有机溶剂和催化剂等化学物质,从而产生大量有机挥发物。此外,一些高分子材料的合成工艺也比较繁琐,耗时较长,导致了极大的水资源和能源浪费。因此,迫切需要开发一种新型的环境友好、资源节约的高分子材料制备技术,以实现材料的绿色制备。这种新型的制备技术可以采用可替代有机溶剂的绿色溶剂,如水、离子液体等,来代替传统的有机溶剂,从而减少对环境的污染。此外,可以使用高效催化剂和催化剂回收技术,降低催化剂的使用量,并实现催化剂的循环利用,减少对原材料的消耗。还可以通过优化反应条件、简化工艺流程,以及引入新的合成策略和技术,来提高高分子材料的合成效率,减少能源的消耗和水资源的浪费。
(二)绿色加工技术
1流体辅助加工技术:该技术将流体引入高分子材料的加工环节中,利用流体压力、流动和冷却作用来加工高分子材料产品。这种技术具备装置简单、对设备损耗小、能耗低、制备工艺可控性强等优势,是现代高分子材料绿色加工技术的重要代表。
2辐射加工技术:高分子材料在电离辐射下形成活泼的中间体和自由基,该反应过程在室温常压环境下进行,具有清洁、高效、低污染的特点。目前,辐射技术在化工领域的应用主要包括通过辐射诱导发生交联、降解反应等,在高分子改性领域具有广阔的发展前景。
3动态反应加工一体化技术:传统的高分子材料制备过程包含多个步骤,反应过程复杂、耗时长、能耗高、效率低,造成资源和能源的浪费。动态反应加工一体化技术将材料的合成与加工过程合并,实现整个过程的动态控制,节约时间、降低能耗,并提升产品品质。该技术已在制备聚氨酯泡沫材料等领域得到广泛应用。
(三)物理循环技术
物理循环又称为“机械回收”。 主要过程是先 收集、分类后,再进一步分离和干燥,通过熔融加工再利用。由于在该系列过程中,材料本身分子结构会遭到一定破坏,材料性能难免发生不同程度的降低,但是可通过加入添加剂等方式提升材料性能。目前,物理回收几乎适用于所有的热塑性高分子材料,但是在此过程中会导致材料部分性能的降低或丧失。
(四)化学循环技术
化学循环是一种回收高分子材料的方法,它通过将高分子材料有选择地解聚成低分子量的化学产品,然后再将这些产品聚合成原始或其他聚合物材料进行再利用。目前,化学循环回收技术已经引起了市场的广泛关注。化学循环回收技术主要包括溶剂解聚技术和热分解技术两种类型。溶剂解聚技术是利用适当的溶剂将高分子材料溶解,并通过控制反应条件将其解聚成低分子量的化学产品。热分解技术则是通过高温加热将高分子材料分解成低分子量的物质,再利用这些物质进行聚合反应。这些化学循环回收技术能够有效地回收和再利用高分子材料,减少资源消耗和环境污染。
三、绿色化工技术发展前景
高分子材料绿色合成与应用技术在资源和能源节约、环境污染减少方面具有显著的经济效益和社会效益。因此,在绿色化学理念的推动下,开发制备高性能的高分子材料制品成为化学工业的重要发展方向之一。未来的工作应该继续研究直接转化技术,简化制备步骤、优化工艺流程、缩短反应周期,以实现资源节约和能耗降低。同时,需要积极开发节能减排新技术,注重能量管理,采用新型能源,如太阳能、氢能等替代传统技术中二氧化碳排放量高、能耗大、资源浪费的方式。此外,还应加大对离子液体等新型绿色材料的研发力度,加速推进绿色化工技术的创新发展。这些努力将进一步推动高分子材料绿色化工技术在化学工业中的应用和发展。
参考文献:
[1]许志绍.试析高分子材料合成与应用中的绿色战略[J].化工管理, 2017(5):131.
[2]臧晓玲,温变英. 高分子材料绿色制造与可持续发展[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 9-20.
[3]丁正青,王婷,黄旭娟,等.响应型纤维素基高分子材料的制备及其 应用[J].化工新型材料,2021,49(12):73-78.