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高分子材料綠色化技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 中科院院士徐僖
高分子材料具有其他許多材料不可比擬的突出性能，應(yīng)用廣泛。但廢棄的高分子材料已成為城市固態(tài)垃圾的主要來(lái)源之一，“白色污染”亟待治理。
制備方面，理想的綠色技術(shù)是在單體的選擇，合成、材料的制備階段即考慮到材料使用后可回收利用性，制備易于解聚、降解、可循環(huán)再生利用的高分子材料。
回收利用方面，理想的綠色技術(shù)是通過(guò)反應(yīng)性加工、反應(yīng)性增容以及采用高效、無(wú)污染的物理方法，改善混雜廢棄高分子材料的相容性和加工流變性，制備有不同使用價(jià)值的廢棄再生高分子材料（一級(jí)和二級(jí)回收）。
另一途徑是通過(guò)聚合物的可控解和降解，從廢棄材料回收有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的單體，低分子量油脂及其它化學(xué)品（三經(jīng)回收）。對(duì)無(wú)毒、熱值高的高分子材料可以考慮用以制備潔凈固體燃料，回收能量（四級(jí)回收）。
一些發(fā)達(dá)國(guó)家在廢棄塑料一級(jí)回收方面進(jìn)行研究，重力分離、在線分類、再加工添加劑的優(yōu)選、再加工和回收產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)等研究成果已成功應(yīng)用。
廢棄塑料二級(jí)回收的主要對(duì)象是城市固體垃圾中廢棄塑料制品和廢棄汽車中塑料部件。汽車工業(yè)選材已樹立“為回收利用而設(shè)計(jì)”的思想，一些先進(jìn)生產(chǎn)廠建立回收利用技術(shù)。
廢棄塑料三級(jí)回收是指通過(guò)熱解或水解從廢棄材料制取單體、低聚物等化學(xué)品。PET、PA、PU等一些縮合聚合物已能通過(guò)水解先使其解聚然后在縮合返回原聚合物。
1998年國(guó)際聚合物加工學(xué)會(huì)在日本召開(kāi)“聚合物的回收利用和可生物降解聚合物”研討會(huì)，獲悉以下新動(dòng)向：
日本Toyota汽車已建立廢舊汽車保險(xiǎn)杠回收利用技術(shù)，同時(shí)研制成功新型高分子材料Toyota超級(jí)聚烯烴TSOP，物理性能十分優(yōu)異，且易于回收利用。
汽車塑料保險(xiǎn)桿回收利用方面，日本還采用一種特殊的改性劑與廢舊汽車保險(xiǎn)桿碎粒在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性共混，使涂料的三維結(jié)構(gòu)變成線性結(jié)構(gòu)，并增加涂料與PP的粘合性與相容性。或?qū)繉拥钠嚤ｋU(xiǎn)桿破碎后在擠出機(jī)中熔融，注入水，水蒸氣在250℃與熔體混合，涂料分解分散在樹酯熔體中，樹酯通過(guò)擠出造粒回收。還有人提出用螺桿多層夾芯注塑技術(shù)回收，將回收材料注射到新部件的中心部分，節(jié)省除去塑料部件涂層的費(fèi)用。
瑞典采用電磁鐵快速加熱方法回收金屬與聚合物組合件。
日本利用超臨界液體分解回收廢舊聚酯、玻璃增強(qiáng)塑料和聚酰胺／聚乙烯復(fù)合膜。
采用固相剪切擠出技術(shù)回收廢棄硫化橡膠和交聯(lián)聚乙烯。
采用自行研制的反應(yīng)器在310～350℃將聚乙烯可控?zé)峤到鉃閱误w、二聚體和三聚體，收率達(dá)95％。
以CO2、ALO為催化劑，在自行設(shè)計(jì)的帶鼓形螺桿的反應(yīng)器中于440～530℃實(shí)現(xiàn)聚苯乙烯的熱降解和催化降解，產(chǎn)物回收率達(dá)96～97％。
用碳化法處理廢棄酚醛樹脂，在氮氛中于600℃將廢棄的酚醛樹脂碳化，所提產(chǎn)物可作為熱塑性樹脂的填料。
荷蘭研究熱塑性淀粉分子結(jié)構(gòu)與加工性和力學(xué)性能的關(guān)系。
美國(guó)報(bào)道制備可生物降解纖維素薄膜的新工藝。
韓國(guó)研究以NMMO作溶劑的纖維素溶液的流變行為，并系統(tǒng)研究NMMO中水含量對(duì)纖維素溶液流變行為的影響。
在合成可生物降解聚合物研究方面，德國(guó)采用雙螺桿擠出技術(shù)從丙交酯制備聚丙交酯，將丙交酯與廉價(jià)的淀粉共混，并與天然纖維增強(qiáng)，制得力學(xué)性能與聚丙烯相當(dāng)、可完全生物降解、價(jià)格較低廉的復(fù)合材料。采用新型催化劑／助催化劑加快丙交酯的聚合速度，在雙螺桿擠出機(jī)中以一步法制得聚丙交酯。日本研究脂肪族聚酯的支化度對(duì)材料流變性和可加工性的影響，認(rèn)為在支化聚丁二酸丁酯中觀察到的應(yīng)變硬化現(xiàn)象是由于支化點(diǎn)間鏈段難以松弛導(dǎo)致的。

你可以參考：
《第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集》2001年
高分子材料科學(xué)研究動(dòng)向及發(fā)展展望
徐僖

標(biāo)簽：綠色化高分子動(dòng)向