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第4章1绿色高分子材料(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)

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高中化学校本课程教材《绿色化学》-PPT精品文档135页

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绿色化学化工
• 9 .海洋污染 目前，全球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、
工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年 也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。 • 赤潮现象1.rm • 赤潮现象2.rm
绿色化学化工
• 10. 垃圾围城 固体废物侵占大量土地，对农田破坏严重；严
重污染空气和水体。 垃圾填埋产生的垃圾渗漏液呈红棕色或深黑色、
因为在舒适的环境中自然选择淘汰的机率越 来越小，使得大量基因变异产生的素质不高的基 因也能够遗传下去，最终导致人种的总体退化。
绿色化学化工
1.3 环境污染及治理工程
1. 环境污染对人体的危害
﹡ 急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物 联合进入人体可以对人体造成急性危害。 ﹡ 慢性危害：慢性危害主要指小剂量的污染物持续地作用 于人体产生的危害。如大气污染对呼吸道慢性炎症发病率 的影响等。 ﹡ 远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较 长的潜伏期后才表现出来，如环境因素的致癌作用等。
加还会引起光化学烟雾，危害森林、农作物、建
筑物等，并会造成人的机体失调和中毒。
绿色化学化工
• 3.生物多样性减少
在地球上大约1000万～3000万的物种中，只有140万已 经被命名或被简单地描述过。当前地球上生物多样性损失 的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭 绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。
大面积地砍伐森林，过度捕猎野生动物，工业化和城 市化发展造成的污染，植被破坏，无控制的旅游，土壤、 水、空气的污染，全球变暖等人类的各种活动是引起大量 物种灭绝或濒临灭绝的原因。
物种减少是人类的灾难。
绿色化学化工
• 4.酸雨蔓延
被称为“空中恶魔”的酸雨目前已成为一种 范围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破 坏土壤，使湖泊酸化，危害动植物生长；会刺激 人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化； 会腐蚀金属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸 盐的建筑。

绿色高分子材料

绿色高分子材料

导电高分子材料
生物功能高分子材料
如聚苯胺、聚吡咯等，具有优异的导 电性能，可用于电子器件、传感器等 领域。
如生物相容性高分子、生物活性高分子等 ，具有优良的生物相容性和生物活性，可 用于药物载体、组织工程等领域。
光学功能高分子材料
如光敏高分子、荧光高分子等，具有 特殊的光学性能，可用于光电转换器 件、荧光探针等领域。
在环保领域的应用
环保包装
绿色高分子材料在包装领域的应 用，可以减少塑料污染，降低资 源消耗，如纸袋、可降解塑料袋
等。
环保建筑材料
绿色高分子材料在建筑领域的应 用，如高分子合成橡胶和合成纤 维，可以提高建筑物的保温、隔 热、隔音性能，同时降低能耗。
环保治理
绿色高分子材料可用于废水处理、 空气净化等环保治理领域，如高 分子吸附剂、高分子絮凝剂等。
05 绿色高分子材料的发展前 景
提高性能与功能
增强力学性能
通过改进聚合物的分子 结构、引入新型增强剂 等手段，提高绿色高分 子材料的强度、韧性和 耐久性。
优化热性能
通过改进聚合物的结晶 度、取向度和热稳定性 等，提高绿色高分子材 料在高温下的稳定性和 耐热性。
拓展多功能性
开发具有光、电、磁、 传感等功能的绿色高分 子材料，满足多样化的 应用需求。
03 绿色高分子材料的制备方 法
生物基高分子材料的制备
利用可再生资源
01
生物基高分子材料主要利用可再生资源，如农作物、木质纤维
素等进行提取或转化。
减少对化石资源的依赖
02
生物基高分子材料的制备可以减少对化石资源的依赖，降低对
环境的破坏和污染。
生物发酵和酶促合成
03
生物基高分子材料的制备可以通过生物发酵和酶促合成等方法

高中化学校本课程教材绿色化学-精品文档

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大面积地砍伐森林，过度捕猎野生动物，工业化和城 市化发展造成的污染，植被破坏，无控制的旅游，土壤、 水、空气的污染，全球变暖等人类的各种活动是引起大量 物种灭绝或濒临灭绝的原因。
物种减少是人类的灾难。
绿色化学化工
• 4.酸雨蔓延
被称为“空中恶魔”的酸雨目前已成为一种范 围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破坏土 壤，使湖泊酸化，危害动植物生长；会刺激人的皮 肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化；会腐蚀金 属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸盐的建筑。
•
1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧
层空洞，并证实其同氟利昂分解产生的氯原子有直
接关系。这一消息震惊了世界。
臭氧层耗损意味着大量紫外线将直接辐射到地
面，导致人类皮肤癌、白内障发病率增高，并抑制
人体免疫系统功能；农作物受害而减产；破坏海洋
生态系统的食物链，导致生态平衡的破坏。
高空中臭氧虽在减少，但低空中臭氧含量的增
绿色化学化工
• 2. “八大公害事件”
马斯河谷烟雾事件（1930年，比利时） 富山骨痛病事件（1931年，日本） 洛杉矶化学烟雾事件（1943年，美国） 多诺拉烟雾事件（1948年，美国） 伦敦烟雾事件(1952年，英国） 熊本水俣病事件（1953年，日本） 四日市哮喘病事件（1955年，日本） 爱知米糠油事件（1968年，日本）
我国目前已发现有30%的地区有降酸雨的现象， 主要集中在长江以南。20余年来，酸雨受害面积已 扩大到国土的30%以上，甚至连土质碱性的北方也 有一些城市（如青岛、图门）出现酸雨。
绿色化学化工
• 5.森林锐减
联合国有关资料表明，全球森林面积的减少主 要发生在20世纪50年代以后，其中1980年至1990年 期间全球平均每年损失森林995万公顷，约等于一 个韩国的面积。

第4章1绿色高分子材料(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)

第4章1绿色高分子材料(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)

4.1 绿色高分子材料
4、后处理
高分子材料使用后处理不当，对环境的污染和生态的 破坏，从可持续发展的角度看，实现废弃物的资源化利用， 使用材料的再生和循环利用，应是绿色材料的开发利用中最 重要内容。
为了解决高分子垃圾对环境的不利影响，应改变传统的 经济模式，即由资源消耗型经济向循环经济转变。循环经济 要求以3R原则作为经济活动的行为准则。即“减量化 (Reduce)、再使用(Reuse)、再循环(Recycle)”。
4.1 绿色高分子材料
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。
4.1 绿色高分子材料
微波 频率为0.3～300GHz的电磁波，该频率与化学
基团的旋转振动频率接近，可用以改变分子的构象，选择性 活化某些反应基团，促进化学反应，抑制副反应。与紫外线 、X射线、γ射线、电子束等高能辐射相比，微波对高分子材 料的作用深度大，对大分子主链无损伤，设备投资及运行费 用低、防护较简便，具有操作简便、清洁、高效、安全等特 性。将微波应用于高分子材料加工已成为研究热点。
4.1.1 高分子材料简介
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。

第1章_绪论(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)

第1章_绪论(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)

1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （8）酸雨成灾
通常认为pH小于5.6的降水即为酸雨。酸雨形 成的主要原因是SO2和NOx的排放量大量增加。当 降水的pH小于5时，生态平衡就会遭到破坏，例如 地表水（河流、湖泊）的酸度增加，影响鱼类的生 存；树木枯萎甚至死亡，农作物产量大幅度降低直 至绝收；侵蚀金属制品、油漆、皮革、建筑物、道 路和桥梁。
每年由于水污染 380 2000' 2001' 造成
腾格里沙漠遭污染
2007年太湖蓝藻 2010 年 滇池蓝藻 2010 年6月 5 日，福建龙岩上杭县紫 金山铜矿选矿废水泄露汀江。
19
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （4）垃圾围城
城市生活固体废物 主要指在城市日常生活 中或者为城市日常生活 提供服务的活动中产生 的固体废物，即城市生 活垃圾，主要包括居民 生活垃圾、医疗垃圾、 商业垃圾、建筑垃圾。 一般来说，城市每人每 天的垃圾量为1-2kg。
每年排放量/亿吨
1.6 0.5 3.59
二氧化碳
碳氢化合物
CO2
5.7
土壤灰尘、花粉、煤灰等有害的粉尘直接污染空气。
18
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （3）水污染
水是地球上一切生命存在最
神州见不到青山绿水 世界水总量/亿 海水97%
500
淡水3% 0.42
民众喝不到干净甜水
时间/年
1830 1930
世界人口数量/亿
10 20
1960
1975 1987 1999 2004 2015 2050
30
40 50 60 63.96 72.83 93
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （2）大气污染

现代化学产品包装中的工艺美术设计——评《绿色化学原理与绿色产品设计》

现代化学产品包装中的工艺美术设计——评《绿色化学原理与绿色产品设计》

现代化学产品包装中的工艺美术设计——评《绿色化学原理
与绿色产品设计》
李平
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2022(50)12
【摘要】化学产品作为人类衣食住行都离不开的产品,是每个人日常所见、日常所需的物品。

在坚持绿色化学、可持续发展的今天,在提高化学产品质量的同时提升人们美学素养,是当代值得探索的一大问题。

我们既要关注化学产品的绿色发展,也要关注化学产品包装的美学和艺术性,从而能够实现生态效益、经济效益及社会效益的统一。

比如,加利福尼亚州开始考虑规范食品包装;雅诗兰黛集团亚洲研发中心就提出了“绿色化学”的项目,在限制产品内化学品配方的数量外,同时也致力于产品包装的绿色环保。

在国内,也有不少学者开始对此进行研究探讨。

【总页数】1页(PI0003-I0003)
【作者】李平
【作者单位】上海出版印刷高等专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.香兰素新合成工艺路线的绿色化学原理解析
2.高校创新创业教育背景下的塑料软包装产品的绿色创——评《绿色化学原理与绿色产品设计》
3.化学教育中树立绿色
环保意识的途径——评《奇妙的化学》4.思政教育融入高校绿色塑料产品设计创新课程探究——评《绿色化学原理与绿色产品设计》5.绿色化学理念在化学化工教学改革中的应用——评《绿色化工与绿色环保》
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高分子材料的绿色合成化学省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

又称乳胶粒生成阶段。引起剂生成旳自由基有三个去向： 扩散到胶束中；在水相中引起自由单体聚合；扩散到单体珠滴中。
自由基进入增溶胶束后就引起聚合成大分子链，成果胶束变 成被单体溶胀旳聚合物颗粒（乳胶粒），称为胶束旳成核过程。
乳化剂浓度越大，胶束量越多，乳胶粒越多，聚合反应越快 单体在乳胶粒、水相和单体珠滴之间存在动态平衡。乳胶粒 中单体伴随聚合反应不断由单体珠滴扩散补充。
D、乳化剂还直接影响乳液聚合反应速率。 总之，乳化剂种类和浓度对乳胶粒旳颗粒大小和数目、聚合物 相对分子质量、聚合反应速率及乳液稳定性都有明显影响。
乳液聚合引起剂
5.1.2 水相聚合系统旳构成及作用
3、引起剂
热分解型引起剂
大多为过硫酸钾和过硫酸铵等过氧化物，遇热时 过氧键发生均裂而生成自由基。
氧化还原引起剂
与在老式有机溶剂二氯甲烷（DCM）中相比，在离子液中 聚合得到旳聚合物相对分子量较小，分布范围较宽，离子液和 引起剂旳混合物可回收利用。
5.2.3 缩聚和加聚
肼和四羧酸双酐或二酰基氯缩聚在离子液中反应，不 必外加催化剂，分别得到聚酰亚胺和聚亚胺。且得到旳聚 合物分子量非常高。
5.2.4 配位聚合
成果表白：在两种离子液中旳配位聚合反应产率都非常高， 且聚合物分子量高，催化剂活性未明显降低，可回收利用。
5.2.5 电化学聚合
离子液体在电化学聚合中旳应用较早，1978年Osteryoung 等经过电化学措施在bupy/AlCl4离子液中实现了苯聚合成聚对苯 （PPP）旳反应。
后续对上述聚合又进行了不同离子液中旳研究。经过研究对 比老式采用浓硫酸等溶剂表白离子液具有如下优点：
B、对于聚合反应要求在－10℃至－18 ℃低温下进行，应 加入抗冻剂。“非电解质抗冻剂”和“电解质抗冻剂”。

绿色高分子材料


绿色高分子材料——聚乳酸
应用实例 乳酸基聚合物农用薄膜具有良好的耐候性、可维修性、生物可降解 性、透明度和韧性。其主要成分为：乳酸基聚合物100份,润滑剂 0.1-2份或抗粘连剂0.1-5份,紫外线吸收剂或光稳定剂0.001-5份。 其中润滑剂可以是高碳脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、脂肪酸的 金属皂类；而抗粘连剂可以是二氧化硅粉。 配方实例： 聚L-乳酸 100份 紫外线吸收剂：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮 Viosorb 130 0.05份 脂肪酸酯类：Hostalub WE 4 0.3份 （将配方中的原料混合,捏合、双轴拉伸、热固定处理，得到的农用 薄膜，其雾化值(美国材料和试验学会ASTMD1003)为1.0%,拉伸断裂 伸长率为105%，在塑料棚架上伸展后伸长率为97%。）
THANK YOU !
绿色需要你我共同创造与努力 Nhomakorabea绿色高分子中的研究热点（2002年，美国Cargill Dow LLC
公司关于聚乳酸的成功开发，使其荣获了美国总统绿色化学 奖）。它们可以作为通用高分子（如塑料）使用，其主要合 成原料乳酸来自于淀粉，而且作为医用材料使用后的主要降 解产物乳酸是生物兼容的。因此，聚乳酸类生物降解材料的
合成中，原料的绿色化研究也较多。
绿色高分子材料——聚乳酸
合成方法
——以丙交酯为原料进行开环聚合合成聚乳 酸； ——以乳酸、乳酸酯和其他乳酸衍生物等为 原料进行聚合合成聚乳酸。
绿色高分子材料——聚乳酸
该工艺包括三个部分，先是以淀粉质农作物 为原料，生产乳酸，进而生产丙交酯，最 终生产PLA。示意图如下：
淀粉 糖化、发酵 缩合 中和、酸解 丙交酯 聚合 乳酸
聚乳酸
绿色高分子材料——聚乳酸
（1）乳酸 以淀粉为原料生产乳酸，pH值应控制在5.8~6.0之间，否则乳酸菌 会受到抑制甚至死亡。发酵液的全糖浓度一般控制在5%~18%之间。 如用玉米，浓度可控制在15%，过高会使乳酸钙自动结晶，使后处 理增加困难；过低也会增加后处理负担。 （2）丙交酯 丙交酯是由乳酸生产聚乳酸的中间体。在乳酸进行二聚脱水反应制 取丙交酯时，将丙交酯和杂质一起气化，使丙交酯选择性地凝结， 从而使杂质分离，并进行回收和循环使用，由此可制得纯丙交酯。 （3）PLA 丙交酯在高压水蒸气中开环聚合而制得聚乳酸，未反应的丙交酯被 水蒸气所捕捉以防止喷嘴的堵塞，从丙交酯水溶液中可收到高浓度 的乳酸。其反应温度应控制在160℃、压力为13.3 kPa下经100 h的 连续聚合反应后，去除气化的丙交酯,得到聚乳酸，其产率为 37±3%，若用常规方法产率为35±12%。

第4章-3绿色纳米材料(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)


2021/6/7
Low-friction bearing assembly with two carbon allotropes
In this design, two diamondoid rings replace small segments of a carbon nanotube, providing a lock for a third, larger ring. The larger ring includes a stitch-work of oxygens to create an electron-rich interior whose effective circular van der Waals packing just touches that of the nanotube framework.
第四章
2016年4月8日
2021/6/7
1
第四章 绿色材料
主要内容
4.1 绿色高分子材料 4.2 绿色生物材料 4.3 绿色纳米材料 4.4 绿色建筑装饰材料 4.5 绿色能源材料
2021/6/7
2
什么是纳米(nanometer)？
Earth 1.2 x 107 m
In Greek, “nano” means dwarf，really really really small！！！
纳米材料的学术定义是：在三维尺寸中至少有一维处于纳米 量级(10-9～10-7m)的材料，用通俗的话讲：纳米材料是用尺寸只 有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。小尺寸可引起的表面效 应和量子效应。因此其物理性能发生极大变化。
一是它对光的反射能力变得非常低，低到<1%； 二是机械、力学性能成倍增加； 三是其熔点会大大降低； 四是有特殊的磁性。

第3章_绿色产品的设计原理(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)


和助剂或避免使用有毒溶剂和助剂的方法。
3.1.4.1 使用安全溶剂和助剂
3.1.4.1.1超临界流体
超临界流体是指当物质处于其临界点(指气、液两相共存线
的终结点，此时气液两相的相对密度一致，差别消失)以上时
所形成的一种无论温度和压力如何变化都不凝缩的流体相，是一种 介于气态与液态之间的流体状态。
超临界流体性质介于气液之间，并易于随压力调节，有近 似于气体的流动行为，粘度小、传质系数大，但其相对密度大 ，溶解度也比气相大得多，又表现出一定的液体行为。
①是否有各种化学杂质的产生；②是否有有毒的同系物的存在 ；③是否有有毒的几何构象或立体异构体的存在。
3.1.3 设计安全化学品
(2)内部因素——防止毒性
首先考虑解毒的便利性：
①排泄的便利：选择亲水性化合物;增大物质分子与葡萄糖醛 酸、硫酸盐、氨基酸结合的可能性或使分子易于乙酰化；②生物降 解的便利：氧化作用；还原作用；水解作用。
其次考虑避免物质的直接毒性：
①选择的化学品种类或母体化合物无毒；②选择官能团：避免 有毒基团；计划有毒结构的生化消除；利用结构屏蔽有毒基团的作 用；选择其他来替代有毒基团
3.1.3 设计安全化学品
第三考虑避免间接中毒——生物活化：
①避免具有活化途径的化学品：高亲电或亲核基团；不饱和键 ；其他分子结构特征；②对可生物活化的结构进行结构屏蔽。
第三章
如何设计绿色产品？ 怎样清洁化生产绿 色产品呢？ 二〇一五年三月十八日
第三章
绿色产品的设计原理
主要内容
3.1 绿色设计途径与方法
3.2
3.3
可持续性分析途径与方法
清洁化途径与方法
绿色化学及绿色产品的特点
绿色化学主要特点：
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4.1 绿色高分子材料
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。
例如：金属催化CO2与乙烯C-C偶联制备丙烯酸。
4.1 绿色高分子材料
3、绿色加工
高分子材料传统的加工方法效率低、耗能大，对环境产生一定 的负面影响，在能源越来越紧缺的今天，寻找新的加பைடு நூலகம்方法就显 得极其重要。这些新方法大多数是物理方法，如微波、辐射、等 离子和激光等加工方法。
高分子辐射交联 辐射化工中应用发展最快、最早、最广泛 的领域。作为适应复合材料低成本化和无公害化发展趋势的新型 固化技术，电子束固化技术易于实现，固化速度快，固化温升小 ，可消除材料残余应力，增加了材料设计自由度，树脂的使用期 显著提高。
4.1 绿色高分子材料
天然高分子大多是可生物降解的，但它们的热及力学性 能差，不能满足工程材料的性能要求。目前主要将天然高分 子添加到合成高分子基体中，起到降解改性的目的。这类天 然可降解高分子有淀粉、纤维素、木质素等。生物降解高分 子在医学领域的应用研究特别活跃。在临床主要用作手术缝 合线、人造皮肤、骨固定材料、药物控制释放体系等。
4.1 绿色高分子材料
按特性将高分子材料分为： （1）橡胶 （2）高分子纤维
（3）塑料 （4）高分子胶黏剂 （5）高分子涂料 （6）高分子基复合材料
4.1 绿色高分子材料
(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。
4.1 绿色高分子材料
橡胶辐射硫化 用辐射能取代常规硫磺进行硫化，利用
离子射线诱发橡胶中二烯产生交联的工艺。该技术具有节能、 生产工艺清洁的优点，辐射硫化橡胶产品基本保持了常规硫化 产品的物理性能，并具有无亚硝胺、硫磺、氧化锌以及低细胞 毒性、透明和柔软等显著特性，非常适于安全性要求较高的制 品生产，其应用前景十分广阔。
4.1 绿色高分子材料
4.1.3 绿色高分子材料的开发
高分子材料的发展的历史不足百年，按体积计，其世界 年产量目前已经超过金属类，成为最重要的材料品种之一。
在高分子材料的开发与生产过程中，人们过去只追求材 料的性能与功能，而对材料的生产、使用和废弃过程过程中 产生的能源和资源消耗、环境污染问题，未给予足够的重视 。为解决高分子材料的可持续发展，环境友好型的绿色高分 子材料日益受到关注，成为研究和开发的热点。
例如：自由基聚合聚乙烯，聚合过程需要高压，时间长，产生大量热量， 为了防止反应釜局部过热，在反应中需要不断地搅拌以达到热量的均衡，并 需要大量的水进行冷却，这样就消耗了大量的水和能源。
4.1 绿色高分子材料
对高分子绿色合成的要求有： (1)合成中无毒副产物的产生或者有毒副产物无害化处理 (2)采用高效无毒化的催化剂，提高催化效率，缩短聚合时
绿色高分子材料的开发涉及原料、合成、加工等多个方 面。
4.1 绿色高分子材料
1、原料选择
为了保护环境和人类，从源头上减少和消除污染，需要 用无毒无害的原料来生产所需的化工产品。在高分子材料合 成或加工中使用无毒无害添加剂，既可节约资源，又可保护 环境。
常用的添加剂：一是来源于并可回归于大自然的无机矿 物，如石灰石，滑石粉；二是来源于光合作用并可环境消解 的蛋白质、淀粉、纤维等。
4.1 绿色高分子材料
(3) 光-生物降解高分子
光-生物降解高分子是结合光和生物的降解作用，以达到 高分子材料的完全降解。在生物降解高分子中添加光敏剂可 以使高分子同时具有光和生物降解的特性。光降解塑料只有 在较直接的强光下才能发生降解；而生物降解塑料的降解速 度和降解程度与周围环境直接相关，如温度、湿度、微生物 种类、微生物数量、土壤肥力、土壤酸碱性等，实际上生物 降解的降解程度也不完全。
4.1 绿第色三高章分子复材习料
3.1 绿色设计途经与方法
1、“十二原则”应用分析 2、设计安全化学品 3、其他绿色化工工艺设计思路
3.2 可持续性分析途经与方法
1、含义 2、量化可持续性参数
3.3 清洁化途经与方法
4.1 绿色高分子材料
第四章
2016年3月28日
4.1第绿四色章高分绿子色材材料料
4.1 绿色高分子材料
2、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。
4.1 绿色高分子材料
4、后处理
高分子材料使用后处理不当，对环境的污染和生态的 破坏，从可持续发展的角度看，实现废弃物的资源化利用， 使用材料的再生和循环利用，应是绿色材料的开发利用中最 重要内容。
为了解决高分子垃圾对环境的不利影响，应改变传统的 经济模式，即由资源消耗型经济向循环经济转变。循环经济 要求以3R原则作为经济活动的行为准则。即“减量化 (Reduce)、再使用(Reuse)、再循环(Recycle)”。
4.1 绿色高分子材料
3、可降解高分子材料
在太阳光的作用下 ，分子链发生断裂 而降解的机理设计
可降解高 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
光降解 材料
生物降解 材料
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
光-生物降 解材料
4.1 绿色高分子材料
（1）光降解高分子
4.1 绿色高分子材料
微波 频率为0.3～300GHz的电磁波，该频率与化学
基团的旋转振动频率接近，可用以改变分子的构象，选择性 活化某些反应基团，促进化学反应，抑制副反应。与紫外线 、X射线、γ射线、电子束等高能辐射相比，微波对高分子材 料的作用深度大，对大分子主链无损伤，设备投资及运行费 用低、防护较简便，具有操作简便、清洁、高效、安全等特 性。将微波应用于高分子材料加工已成为研究热点。
4.1 绿色高分子材料
因此，矿物的超细化技术及偶联、增容技术，淀粉的接枝 及脱水加工技术以及纤维的增强技术应大力扶持发展。如利 用淀粉添加到塑料中去，其优越性在于原料单体实现了无害 化，而且淀粉又易于转化为葡萄糖，易于生物降解。
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2、绿色合成
在高分子的合成过程中，会使用大量的溶剂、催化剂等对环 境产生危害的物质，这些物质一般很难除尽，甚至可能会残留在 产品中对环境造成长期危害。同时在合成反应中有时会生成有毒 的副产物，如果不去除干尽就会给产品的使用者带来危害。另外 对高分子合成来说，一般需要特定的工艺条件。
光降解高分子降解的原因是聚合物材料中含有光敏基团 ，可吸收紫外线发生光化学反应。在太阳光的照射下引发 光化学反应，高分子化合物的链断裂和分解，使大分子变 成小分子。不含有光敏基团的普通聚合物，可通过添加少 量的光敏剂，用常规合成方法就可以得到光降解材料。
4.1 绿色高分子材料
光降解塑料的制备方法： 一是在塑料中添加光敏化合物； 二是将含羰基的光敏单体与普通聚合物单体共聚，如以 乙烯基甲基酮作为光敏单体与烯烃类单体共聚，成为能迅速 光降解的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等聚合物。常用的光降解 促进剂有芳基酮类、二苯甲酮及其衍生物、氮的卤化物、有 机二硫化合物以及过渡金属盐或配合物等。
4.1 绿色高分子材料
为了提高可降解塑料制品的实际降解程度，将光降解和 生物降解结合起来，制备出光和微生物双降解塑料。目前研 究和开发较多的光-生物降解高分子是聚乳酸(PLA)，它由 乳酸分子经羟基和羧基在适当条件下脱水缩合而成。由于聚 乳酸机械强度高，常用作医用材料，它不仅符合医用要求， 而且能被人体逐步分解吸收，有助于损伤肌体的康复。
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(2) 生物降解高分子
生物降解高分子的来源：合成高分子、天然高分子和微 生物合成高分子。在化学合成材料中，已经开发商业化的绿 色塑料主要有聚羟基酸类、聚环内酯类和聚碳酸酯类等。
如：聚ε-己内酯（PLC），力学性能与聚烯烃相似，与多种聚 合物相容性很好，能够完全地生物降解。PLC现在还被用于外科 手术缝合线和控制药物释放的载体。
4.1.1 高分子材料简介
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。
间，降低反应所需的能量； (3)溶剂实现无毒化，可循环利用并降低在产品中残留率； (4)聚合反应的工艺条件应对环境友好； (5)反应原料应选择自然界中含量丰富的物质，而且对环境
无害，避免使用自然中稀缺资源。
4.1 绿色高分子材料
在合成初期就需要考虑材料使用后的环境降解性、回收利用 性。在分子链中引入对光、热、氧、生物敏感的基团，为材料使 用后的降解提供条件。拓宽可聚合单体的范围，减少对石油的依 赖。例如，二氧化碳是污染大气的废气，但它也是可聚合的单体 。二氧化碳可与环氧化合物开环聚合生成脂肪族聚碳酸酯。
4.1 绿色高分子材料
减量化原则 要求投入较少的原料和能源达到既定的生产 目的或消费目的，在经济活动的源头就注意节约资源和减少 污染。