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關(guān)鍵詞:高分子材料 發(fā)展 應(yīng)用
中D分類號(hào):TB324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-5349(2017)07-0197-01
高分子材料是最近幾年發(fā)展壯大起來的,目前不僅應(yīng)用廣泛,而且在化工領(lǐng)域占位較重。
對(duì)于高分子材料的研究在目前國內(nèi)外來說,也是非常之活躍。
一、高分子材料在生活中的應(yīng)用
1.高分子材料在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用
高分子材料的“替代”功能在機(jī)械工業(yè)中得以真切體現(xiàn)。比如,以前在建筑中,經(jīng)常采用的是笨重的鋼管做下水管等,而現(xiàn)在,這些笨重的鋼管已經(jīng)被高分子材料,這也就是我們說的“以塑代鋼”和“以塑代鐵”。高分子材料完全改變了以往的機(jī)械產(chǎn)品笨重、高消耗的運(yùn)用模式,而向輕便又安全、經(jīng)濟(jì)又耐用來轉(zhuǎn)變。如聚氨酯彈性體。在工業(yè)中,運(yùn)用聚氨酯彈性體是借助它突出的耐磨性,其磨耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他材料,在磨粒磨損的機(jī)械上應(yīng)用。聚甲醛也是一種高分子材料,多見于制造各種齒輪、軸承、螺母等,這些可代替鋅、銅、鋁等昂貴的有色金屬,減少投資成本。
2.高分子材料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
在農(nóng)業(yè)中,高分子材料應(yīng)用最為大家熟悉的就是作為地膜使用的高分子塑料。在農(nóng)村,近年來地膜覆蓋以及溫室大棚成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要方面,這也使高分子材料使用規(guī)模逐漸擴(kuò)大。膜覆蓋具有保溫、保濕、防蟲及促進(jìn)植物生長等諸多作用,為農(nóng)民增加收入創(chuàng)造了條件。同時(shí)高分子材料還具有輕便、耐腐、使用方便等特點(diǎn),這些都為農(nóng)民提高生活質(zhì)量創(chuàng)造了條件。此外,漁民所用的漁網(wǎng)、吊裝工人所用的吊裝繩索等都是高分子材料。在農(nóng)業(yè)種子處理中高分子材料也得到有效利用。比如,科學(xué)地把種子跟其他高分子材料混和造粒后,改善了種子外觀跟形狀,這樣為機(jī)械播種提供了非常便利的播種條件。
3.高分子材料在電氣工業(yè)中的應(yīng)用
在電氣電子工業(yè)中,高分子材料以絕緣、屏蔽、導(dǎo)電、導(dǎo)磁等為主要應(yīng)用方面;在通信領(lǐng)域,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,高分子材料的需求量也愈來愈突出,各類終端設(shè)備不僅廣泛應(yīng)用,而且作為高性能材料的光纖、光盤等也被廣泛使用。作為電氣生產(chǎn)的大國,我國各行各業(yè)對(duì)高分子材料的需求量與日俱增。其輕質(zhì)、易于成型、絕緣、耐腐蝕等特點(diǎn)成為各種家用電器生產(chǎn)的最佳材料。
4.高分子材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,高分子材料因其生物活性高及其材料性能廣等優(yōu)點(diǎn)成為最早、最廣的應(yīng)用領(lǐng)域之一,而且用量還是最大的。高分子材料在目前來看,是現(xiàn)代醫(yī)療材料中的主要構(gòu)成部分。比如在人造器官上,如心臟瓣膜、人工腎、人造皮膚等都屬于高分子材料制成。再有就是在醫(yī)療器械運(yùn)用上,醫(yī)生為患者做手術(shù)縫合的縫線是由高分子材料制成,許多用于患者檢查的器械,還有一些用于婦女婦科檢查的植入器械等。另外,如藥物控釋載體跟靶向材料等用于藥物助劑的材料也都是由高分子材料制成。
高分子材料還廣泛應(yīng)用于包裝、家居裝修、電信、交通運(yùn)輸、污水處理等諸多領(lǐng)域之中,可以說在當(dāng)今市場中占有非常重要的地位,而且隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,這種地位會(huì)越來越重要。
二、高分子材料的發(fā)展前景
社會(huì)的不斷進(jìn)步,勢必帶動(dòng)高科技的進(jìn)一步發(fā)展,如此發(fā)展形勢下,高分子材料也定會(huì)在人們及社會(huì)不斷提高的需求中得到進(jìn)一步發(fā)展??梢钥隙ǖ卣f,未來的高分子材料,其發(fā)展前景無比美好,應(yīng)該是趨于更高的性能、更高的功能向前發(fā)展,同時(shí)更加復(fù)合化、智能化和綠色化。
1.具有更高的性能和功能
時(shí)代的進(jìn)步助推高分子材料的進(jìn)步是社會(huì)發(fā)展的必然。比如,積極創(chuàng)新發(fā)展,研制出更優(yōu)質(zhì)的高分子聚合物;通過新措施、新手段不斷改進(jìn)高分子材料性能,更好地滿足社會(huì)各領(lǐng)域的需求。再有高功能化是未來高分子材料最具活力的新領(lǐng)域。從當(dāng)前高分子材料研究方面看,新功能的高分子材料不斷被研究出來,諸如用于醫(yī)用的人造器官高分子材料、導(dǎo)熱導(dǎo)電的高聚物等。從以上發(fā)展?fàn)顩r推斷,更高功能的高分子材料前景風(fēng)光無限。
2.復(fù)合型高分子材料成趨勢
新生態(tài)環(huán)境下,單一的高分子材料將逐步被復(fù)合型高分子材料所取代。因?yàn)椴煌牟牧细饔衅洳煌膬?yōu)缺點(diǎn),復(fù)合化后的高分子材料將彌補(bǔ)單一材料的不足,這樣更能適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)的材料市場需求,經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)有所提高,更能拓寬高分子材料的應(yīng)用范圍。目前,復(fù)合型高分子材料還非常有限,僅在航空造船、航天、海洋工程等少數(shù)領(lǐng)域被引用。跟隨發(fā)展的步伐,將來復(fù)合型材料應(yīng)將向高性能、高模量的纖維增強(qiáng)材料發(fā)展,再就是向高強(qiáng)度、優(yōu)良耐熱性以及優(yōu)良成型加工性能方面發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】 高分子材料 可降解 循環(huán)利用
1 生物可降解高分子材料的含義及降解機(jī)理
生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。生物可降解的機(jī)理大致有以下三種方式:生物的細(xì)胞增長使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞;微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為,高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個(gè)過程進(jìn)行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合,通過水解切斷高分子鏈,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi),經(jīng)過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量,最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。因此,生物可降解并非單一機(jī)理,而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用,相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。到目前為止,有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外,還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2 生物可降解高分子材料的類型
按材料來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1 微生物生產(chǎn)型
通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。
2.2 合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低,強(qiáng)度及耐熱性差,無法應(yīng)用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點(diǎn)較高,強(qiáng)度好,是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物,這種共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。
2.3 天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質(zhì)制得的脫乙?;嗵堑裙餐熘啤?/p>
2.4 摻混型
在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。
3 生物可降解高分子材料的研發(fā)
3.1 傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)利用生物可降解高分子材料的方法主要包括:天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。(1)天然高分子的改造法。通過化學(xué)修飾和共混等方法,對(duì)自然界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產(chǎn)量小,限制了它們的應(yīng)用。②化學(xué)合成法。模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?;瘜W(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻,副產(chǎn)品多,工藝復(fù)雜,成本較高。(2)微生物發(fā)酵法。許多生物能以某些有機(jī)物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難,且仍有一些副產(chǎn)品。
3.2 酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學(xué)的發(fā)展,酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì),并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點(diǎn)。
3.3 酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。
4 結(jié)語
隨著高分子材料合成與加工的技術(shù)進(jìn)步,生物可降解高分子材料在各行業(yè)得到廣泛、深入的應(yīng)用。生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機(jī)械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外,加工工藝水平、配方技術(shù)以及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施也成為完美展現(xiàn)制品性能的不可或缺的因素。我國生物可降解高分子材料工業(yè)起步較晚,發(fā)展遲緩,難以適應(yīng)目前的發(fā)展趨勢,必須借助行業(yè)發(fā)展,探索一條具有中國特色的工業(yè)之路。在消化、吸收、仿制國外先進(jìn)品種和技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同行業(yè)要求和特點(diǎn),開發(fā)出高效、多功能、復(fù)合化、低(無)毒、低(無)污染、專用化的生物可降解高分子品種,提高規(guī)?;a(chǎn)和管理能力,改變目前行業(yè)規(guī)模小、品種少、性能老化且雷同、針對(duì)性(專用性)差、性能價(jià)格比明顯低于國外同類產(chǎn)品、創(chuàng)新能力低下、污染嚴(yán)重、無序競爭的局面,一些新型功能的生物可降解高分子材料的發(fā)展時(shí)間不長,消費(fèi)量較低,卻帶來了產(chǎn)業(yè)新的突破點(diǎn)和增長點(diǎn),豐富完善了整個(gè)體系,其高技術(shù)含量和巨大的增幅顯示了強(qiáng)大的生命力,創(chuàng)造一個(gè)投入產(chǎn)出比明顯高于其他化工產(chǎn)品的新產(chǎn)業(yè)。
關(guān)鍵詞:聚合物成型工藝學(xué);高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備;成型加工;教學(xué)改革
高分子材料作為最重要的材料品種之一,在人們的生活和生產(chǎn)中具有不可替代的作用[1-2]。高分子材料優(yōu)異性能的體現(xiàn)在于選用合適的材料并選用適當(dāng)?shù)某尚图庸し椒ê驮O(shè)備。《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》是高分子材料相關(guān)專業(yè)的兩門專業(yè)課,是高分子科學(xué)領(lǐng)域的研究和工程技術(shù)人員必備的技術(shù)知識(shí)[3-4]。在課程講授過程中發(fā)現(xiàn),《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》這兩門課程聯(lián)系緊密,既相互區(qū)別,又相互補(bǔ)充。因?yàn)樵O(shè)備決定工藝,不同的設(shè)備,有不同的工藝,只有根據(jù)設(shè)備的情況,制定符合實(shí)際的工藝,才能發(fā)揮設(shè)備的最大功能,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。反過來,在講授設(shè)備的時(shí)候,也需要講授工藝,工藝?yán)斫饬耍軌蚋玫拇龠M(jìn)對(duì)設(shè)備的理解。高分子材料生產(chǎn)設(shè)備很多,有些內(nèi)容也很抽象,用工藝把一些特定的設(shè)備聯(lián)系起來,就容易理解多了,因此,這兩門課是相互促進(jìn),相互發(fā)展的關(guān)系,但是在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)一些缺陷,比如:《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》的有些內(nèi)容發(fā)生重疊,分別講授這兩門課時(shí),有些內(nèi)容向?qū)W生重復(fù)講授[5,6];另外,這兩門課程具有內(nèi)容分散、抽象、半理論半經(jīng)驗(yàn)化等特點(diǎn)[3],要提高教學(xué)效果,需要進(jìn)行教學(xué)改革。
1明確這兩門課教學(xué)主線
聚合物成型加工工藝及設(shè)備這兩門課程既與高分子化學(xué)和高分子物理緊密相連,同時(shí)又是高分子專業(yè)理論研究與實(shí)際生產(chǎn)相互聯(lián)系的紐帶[7]。在教學(xué)過程要緊扣高分子物理和高分子化學(xué)中的知識(shí),因?yàn)楦叻肿硬牧霞庸さ脑S多問題往往可以歸結(jié)到高分子材料特殊的鏈結(jié)構(gòu)。同時(shí)使學(xué)生能夠明白材料制品的性能既與材料本身的性能有關(guān),同時(shí)在很大程度上受到成型加工方法、工藝條件和加工設(shè)備的影響。同樣的材料通過不同的加工方法、加工工藝或加工設(shè)備,所得制品的性能就不同。在講課的過程中要讓學(xué)生理解高分子材料如何通過成型加工得到具有一定使用性能的制品;材料的成型加工設(shè)備與成型加工工藝有何關(guān)系;制品性能與材料本身的性能以及成型加工設(shè)備和成型加工工藝又有什么關(guān)系;同樣的材料通過不同的加工工藝或加工設(shè)備,所得制品的性能為什么不同等等[8]。因此,教學(xué)內(nèi)容的講授緊緊圍繞“高分子材料———成型加工設(shè)備和工藝———影響制品性能的因素”這條高分子材料成型加工設(shè)備和工藝的主線來展開,重點(diǎn)使學(xué)生了解和掌握制品性能與高分子材料、成型加工工藝和成型加工設(shè)備之間的關(guān)系。
2教學(xué)內(nèi)容的改革即教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)的確定,以及某些知識(shí)點(diǎn)的合并和教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、跟進(jìn)和更新
有了教學(xué)主線之后,教學(xué)內(nèi)容的就很好安排了,對(duì)某些重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合并,對(duì)相關(guān)的本學(xué)科的最新發(fā)展要跟進(jìn),并充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中去,對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行更新,使《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》授課重點(diǎn)突出,內(nèi)容精煉,知識(shí)體系完整。對(duì)前沿領(lǐng)域的跟進(jìn)與補(bǔ)充,可以引導(dǎo)學(xué)生開闊思路,激發(fā)學(xué)生興趣,激發(fā)他們對(duì)自己專業(yè)的熱愛。教學(xué)內(nèi)容既詳細(xì)地講授基礎(chǔ)知識(shí),包括詳細(xì)地講授材料的鏈結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系,同時(shí)又要系統(tǒng)地講授當(dāng)前主流的高分子材料成型加工技術(shù)、設(shè)備和工藝。從高分子材料的加工原理出發(fā),對(duì)成型加工設(shè)備和工藝進(jìn)行詳細(xì)地探討,既講授各種高分子材料成型加工的共性,又分別介紹塑料、橡膠等不同高分子材料的成型加工特點(diǎn)和區(qū)別。
3教學(xué)模式的改革與實(shí)踐
考慮到這兩門本課程信息量大、內(nèi)容多、涉及到的領(lǐng)域?qū)挘湔n堂教學(xué)主要采用多媒體輔助教學(xué),使課程內(nèi)容形象直觀準(zhǔn)確呈現(xiàn)在學(xué)生面前,使學(xué)生更容易的接收和理解。但是對(duì)于不同的課程內(nèi)容可以采取靈活的教學(xué)模式,對(duì)于部分章節(jié),聯(lián)系本人在工廠工作的經(jīng)歷,采用案例式教學(xué)。例如在在講述配方設(shè)計(jì)時(shí)就可以采用案例式教學(xué)。圖1給出了在實(shí)際工廠的一般生產(chǎn)過程。圖1專用料加工廠一般生產(chǎn)過程流程圖Fig.1Theflowofmanufactureprocessforspecialmaterialprocessingplant首先市場部拿到一個(gè)訂單之后,技術(shù)部根據(jù)客戶的要求,選者生產(chǎn)配方,然后生產(chǎn)樣品,待過對(duì)方確認(rèn)之后開始批量生產(chǎn),最后是檢驗(yàn)、包括、入庫、發(fā)貨。由于不同的客戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求不同,不可能拿到十分準(zhǔn)確的配方,一般是根據(jù)工廠技術(shù)部門現(xiàn)有的技術(shù)資料以及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),首先制定一個(gè)初步的配方,然后經(jīng)過客戶試料之后,根據(jù)客戶的意見,再進(jìn)行改進(jìn)。講述這部分內(nèi)容時(shí)主要講授這個(gè)配方當(dāng)中哪些組分對(duì)產(chǎn)品性能起到?jīng)Q定性的影響,基于什么樣的考慮提出這樣的配方,并指出在生產(chǎn)過程應(yīng)當(dāng)注意什么問題。然后再把改進(jìn)過程進(jìn)行詳細(xì)地講授。例如在設(shè)計(jì)生產(chǎn)塑料椅子專用料項(xiàng)目中,應(yīng)重點(diǎn)考察其阻燃性能、加工性能和增韌體系以及阻燃劑與基體的相容性,才能得到高強(qiáng)度、高韌性以及阻燃環(huán)保的高分子復(fù)合材料。而針對(duì)不同的配方,在其性能滿足客戶要求的基礎(chǔ)上,對(duì)其阻燃劑與基體的相容性進(jìn)行深入分析。這樣既增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,又豐富了教學(xué)內(nèi)容,從而提高了教學(xué)效果和教學(xué)水平。
4結(jié)語
《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用性,要明確高分子材料的工程特性,使學(xué)生從整體上把握和理解材料制品性能與材料本身的性能、成型加工方法、加工工藝和加工設(shè)備的關(guān)系。在教學(xué)過程中,既要充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,又要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。近幾年,通過對(duì)聚合物成型工藝和設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革,在授課過程中,既注重強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,又不忽視基礎(chǔ)理論知識(shí),強(qiáng)化學(xué)生的綜合素質(zhì),取得了良好的效果。
作者:陳國昌 葉明富 單位:安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院
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【關(guān)鍵詞】高分子材料;廢舊塑料;建筑材料;回收應(yīng)用
以塑料、纖維、橡膠為主體的高分子材料在我們的生活當(dāng)中隨處可見,高分子材料與我們的生活息息相關(guān),我們的生活與高分子聯(lián)系也越來越緊密。隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及人們消費(fèi)習(xí)慣的改變,人們使用的高分子材料數(shù)量也迅速增加,由于通常高分子材料的使用壽命比較短,所以廢舊高分子材料的數(shù)量也大量增加。由于大量的廢舊高分子材料不能在大自然中自然降解,已經(jīng)成為環(huán)境污染的一個(gè)重要來源。
日常生活中用量最大的熱塑性高聚物聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等樹脂制品的消費(fèi)量達(dá)1135萬t/年。據(jù)調(diào)查,每年產(chǎn)生廢棄物數(shù)量巨大,美國1800萬t,日本488萬t,西歐1140萬t,我國也有90萬t。
目前,廢舊高分子材料的處理方式主要是焚燒、填埋以及回收再利用。回收循環(huán)利用高分子材料主要有兩種,一是物理循環(huán)技術(shù),物理回收循環(huán)利用技術(shù)主要是指簡單再生利用和復(fù)合再生利用,回收廢舊塑料制品經(jīng)過分類、清洗、破碎、造粒進(jìn)行成型加工。這類再生利用的工藝路線比較簡單,生產(chǎn)量巨大,但再生制品的性能欠佳,一般制作檔次較低的塑料制品。二是化學(xué)循環(huán)利用,通過對(duì)回收的高分子廢舊材料的化學(xué)改性,生產(chǎn)達(dá)到同類或異類使用要求的產(chǎn)品?;瘜W(xué)循環(huán)再生材料生產(chǎn)工藝復(fù)雜,投資高,產(chǎn)品改性徹底,但產(chǎn)量低,對(duì)回收高分子材料要求也高。
我國處理廢棄的高分子材料的技術(shù)還是比較落后,大部分只是較簡單地單純再生及復(fù)合再生。大批量的廢棄高分子材料都變成為垃圾,大量的廢舊高分子材料已經(jīng)嚴(yán)重影響了我們的日常生活如:分散在土壤中塑料地膜,易使土質(zhì)板結(jié),影響農(nóng)作物對(duì)氧、空氣、水分、光的吸收;地面上飛散的薄膜碎片易引起火災(zāi)、污染環(huán)境;部分廢舊高分子材料在降解中釋放對(duì)人體有害的氣體及毒素。如何處理這些廢舊的塑料、纖維、橡膠等已經(jīng)成為一個(gè)日益迫切的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題。
在我國,高分子材料使用量大,生產(chǎn)量也大,當(dāng)然廢舊高分子材料數(shù)量也巨大。建筑材料在我國的使用量巨大,如果這方面技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用得當(dāng),那么將是改善我國在高分子材料處理問題上的一條重要途徑。
據(jù)統(tǒng)計(jì),美國在20世紀(jì)末廢舊塑料回收率達(dá)35%以上,廢舊塑料品種的比例約為:包裝制品占50%,建筑材料占18%,消費(fèi)品占11%,汽車配件占5%,電子電氣制品占3%。我國廢舊塑料的回收率在20%左右,建筑材料占的比例更小。我國廢舊塑料在建筑材料中的開發(fā)利用技術(shù)水平還比較低,還有廣闊前景。
隨著國家有關(guān)禁止使用粘土磚禁令的公布,開發(fā)使用新型墻體材料已經(jīng)成為一種必然趨勢,同時(shí)回收利用廢舊高分子材料技術(shù)的發(fā)展,為廢舊高分子材料復(fù)合成新型墻體材料提供了強(qiáng)有力的支持。目前已有許多這類技術(shù)發(fā)展相當(dāng)成熟,并用于實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中。
英國威爾士Affresol公司開發(fā)出一種建造低碳住房(如下圖)工藝,采用包裝物廢棄料和加工廢料等再生廢舊塑料及礦產(chǎn)品作為原材料,而且價(jià)格合理。每一座房屋約消耗18噸本應(yīng)進(jìn)行填埋的材料。
第一座這樣的積木式房屋已被英國一家室內(nèi)供暖和熱水系統(tǒng)生產(chǎn)商伍斯特博世公司訂購,房屋座落于英國伍斯特郡Warndon的工廠內(nèi)。伍斯特博世公司向Affresol公司提供利用再生加熱器回收的廢舊塑料,將保證伍斯特博世公司實(shí)現(xiàn)零廢料排放的計(jì)劃。
(1)玻璃與塑料復(fù)合而成的樣品磚
由塑料,玻璃復(fù)合而成的樣品磚已經(jīng)研制出來,在國外已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用。其中塑料組分包括聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯以及ABS,相同的粒徑形態(tài),較窄的尺寸范圍和尺寸分布與近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料復(fù)合材料,其中玻璃的質(zhì)量百分比根據(jù)不同的性能要求可為15%、,30%、45%。這種材料能在235℃模壓成標(biāo)準(zhǔn)的粘土磚形狀。當(dāng)溫度在20~50℃范圍變化時(shí),經(jīng)過抗壓實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其斷裂應(yīng)力是普通粘土磚的兩倍多。制備這種試樣時(shí)所要求的塑料不需要區(qū)分熱塑性和熱固性,因此它的原料來源相當(dāng)廣泛。
(2)廢舊塑料PVC做建筑線槽
在建筑施工中常使用玻璃條、有機(jī)玻璃條、橡膠、塑料條作為房屋施工用的分割線條和避水線條。這些材料的共同缺點(diǎn)是價(jià)格高,合肥華風(fēng)改性塑料公司,使用塑料改性新配方,新技術(shù)開發(fā)出一系列用于建筑建材行業(yè)的改性廢塑PVC線槽。不僅質(zhì)量好,工人使用方便,產(chǎn)品有不同規(guī)格型號(hào),更重要的是這種材料價(jià)格大幅度下降。
其工藝流程:
(3)利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦
哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張志梅等研究了利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工藝方法和條件,用廢舊塑料粉煤灰制成的建筑用瓦在性能上,完全可以滿足普通建筑的要求。這種建筑用瓦的研制成功,不僅可以降低成本,還是消除“白色污染”的一種積極方法。
其工藝流程:
(4)利用廢泡沫生產(chǎn)新型保溫磚
青島裕泰化工科技有限公司利用廢泡沫具有優(yōu)良的保溫性能的特點(diǎn),廢物利用,再采用價(jià)格低來源廣的化工原料,將廢泡沫二次成形,研究成功了造價(jià)低廉、防火性好、保溫性能優(yōu)良的新型保溫磚。
經(jīng)測試,這種新型保溫磚導(dǎo)熱系數(shù)小于0.06W/m.K,優(yōu)于0.09W/m.K的國家標(biāo)準(zhǔn),含水率小于8%,密度小于225kg/m3,抗壓強(qiáng)度大于0.21MPa,且耐候性強(qiáng),適合國內(nèi)不同氣候的各地區(qū)使用,取代傳統(tǒng)珍珠巖或煤渣等保溫材料。
(5)廢棄聚酯做改性水泥砂漿
聚合物改性水泥砂漿(以下簡稱PMC)在耐腐蝕性能、固化時(shí)間及某些力學(xué)性能方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥砂漿。在許多情況下,聚合物的獨(dú)特性質(zhì)使其在混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)與保護(hù)中起到傳統(tǒng)材料無法替代的作用,既可節(jié)省大量建筑物修補(bǔ)資金,又加快了施工速度。但是PMC的價(jià)格昂貴,尚未被廣泛使用。
同濟(jì)大學(xué)程為莊等用廢棄的聚酯飲料瓶為原料,通過醇解、縮聚來獲得再生型不飽和聚酯,繼而開發(fā)出一種低成本、新型的“綠色”合物改性水泥砂漿,其價(jià)格適中,性能優(yōu)良,既達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的,又可為擴(kuò)大PMC的應(yīng)用范圍開辟新路。
【參考文獻(xiàn)】
對(duì)廢舊高分子材料進(jìn)行處理可謂是一把雙刃劍,運(yùn)用得好能夠節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境,如果沒能夠處理好,就會(huì)給我們的生產(chǎn)生活帶來一定的負(fù)面影響,甚至還會(huì)是出現(xiàn)毒有害現(xiàn)象。將廢舊材料應(yīng)用到建筑建設(shè)當(dāng)中,既可以進(jìn)一步降低高分子材料給我們的生產(chǎn)生活帶來的影響,還可以為建筑工程提供更多更好的建筑材料的來源。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步,會(huì)有更多新型的高分子材料問世,從而提高整個(gè)建筑行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。我國處理廢棄的高分子材料的技術(shù)還相對(duì)比較落后,絕大部分處理方法也只是簡簡單單的再生及復(fù)合再生。在這種情況下,大批量的廢棄高分子材料就會(huì)被當(dāng)成垃圾,隨意丟棄,大量的廢舊高分子材料給我們的日常生活帶來了極大的影響,嚴(yán)重污染了我們的環(huán)境,例如:分散在土壤中塑料地膜,很容易導(dǎo)致土質(zhì)板結(jié),不利于農(nóng)作物對(duì)氧、空氣、水分、光的吸收;地面上飛散的薄膜碎片也容易導(dǎo)致相關(guān)建筑引起火災(zāi);再降解的過程中,部分廢舊高分子材料會(huì)釋放對(duì)人們身體健康非常有害的毒素?,F(xiàn)階段,我們迫切需要處理好這些廢舊的塑料、纖維、橡膠等問題。
2.廢舊高分子材料在建筑材料中的應(yīng)用
當(dāng)今的世界是一個(gè)充滿高分子材料的世界,我們在一方面享受高分子材料給我們的生產(chǎn)生活帶來極大的便利的同時(shí),還要考慮廢舊高分子的處理問題。處理廢舊高分子材料有益也有弊,廢舊材料處理得好,則有利于降低高分子材料給我們帶來的危害,不僅如此,還能夠幫助我們降低生產(chǎn)生活成本;如果處理不好,就會(huì)危害環(huán)境,給我們的身體健康造成損害。將廢舊高分子材料作為一種建筑材料,能夠有效解決廢舊材料無法處理的難題,一方面可以降低廢舊高分子材料的危害,另一方為工程建設(shè)提供了一條新的建筑來源。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,新型材料將會(huì)一項(xiàng)接著一項(xiàng)的問世,最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。首先,廢舊高分子材料在建筑當(dāng)中可以當(dāng)做墻體材料來應(yīng)用。隨著我國相關(guān)使用粘土磚禁令的進(jìn)一步公布,我國建筑工程行業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)一步加強(qiáng)了新型墻體材料的開發(fā)和應(yīng)用,因此,回收廢舊高分子材料具有非常重要的意義,極大的支持了墻體材料的進(jìn)一步創(chuàng)新?,F(xiàn)階段,新墻體材料的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)日益成熟,并逐步應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中,與我們的生產(chǎn)生活密不可分,具體來說,主要包括以下幾個(gè)方面:一是將塑料同玻璃有機(jī)結(jié)合成在一起形成的樣品磚?,F(xiàn)階段,我國已經(jīng)研制出了將玻璃和塑料復(fù)合而成的樣品磚,這種樣品磚并得到了極大的應(yīng)用。二是金屬橡膠混凝土。金屬橡膠混凝土材料的性能較強(qiáng),有利于解決混凝土的各種結(jié)構(gòu)問題,例如我們通常見到的隔音差以及抗震性能不夠等。三是聚苯乙烯泡沫塑料生產(chǎn)混凝土保溫砌塊。這種砌塊的規(guī)模通常比較小,且具有很強(qiáng)的隔音效果以及抗壓強(qiáng)度較高,屬于高質(zhì)量的、質(zhì)量較輕的墻體材料。在實(shí)際工作過程中,砌塊的聚苯乙烯泡沫塑料外部包裹的水泥漿層起著重要的骨架作用,因此,基本上泡沫塑料不受外力的作用。四是利用粉煤灰和廢舊塑料制作成的建筑用瓦,這種瓦的研制,一方面能夠極大的降低成本,另一方面還可以消除白色污染。五是充分利用廢泡沫材料制作新型的保溫磚,這種保溫磚具有防火性能好、造價(jià)低廉等特點(diǎn)。
其次,廢舊高分子材料在建筑裝飾材料中的應(yīng)用。每一個(gè)建筑材料中都不能缺少建筑材料,如果建筑當(dāng)中缺乏裝飾材料則會(huì)極大的影響我們?nèi)粘5纳a(chǎn)和生活,甚至還會(huì)對(duì)人們的身體健康帶來極大的影響,更有甚至,還會(huì)引發(fā)重大的疾病。因此,我們可以將廢舊高分子材料應(yīng)用到建筑裝飾材料中,一方面能夠降低整個(gè)建筑的建設(shè)成本,另一方面還提高了安全性能,減少了環(huán)境污染,可以說是一舉多得。具體來說,可以進(jìn)行以下幾個(gè)方面的運(yùn)作:一是,充分利用廢舊塑料來生產(chǎn)建筑裝飾板材。現(xiàn)階段,我國相關(guān)部門已經(jīng)對(duì)這方面給予了研究,取得了一定的成績。該技術(shù)的主要原理在于是用色素添加劑、廢舊塑料、增強(qiáng)劑等原料,以重量為基本單位,現(xiàn)將廢舊塑料清洗干凈,將其曬干后,進(jìn)行融化成為細(xì)顆粒,再次融化的同時(shí),添加增強(qiáng)劑以及色素添加劑,并將其冷卻成為我們需要的形狀,在此基礎(chǔ)上,涂上鮮艷的色彩,將其制作成成品。二是,利用廢舊高分子材料制作組織燃燒的一種廢舊材料。根據(jù)相關(guān)報(bào)道,通過在一些廢舊塑料和鋸粉末中加入一定添加劑的方式,可以制作有效阻止燃燒的一種建筑裝飾材料。經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí),這種材料的阻燃性非常強(qiáng),因此,完全可以應(yīng)用到建筑當(dāng)中,一方面能夠?yàn)榻ㄖb飾建材提供更多的種類,另一方面還能夠保護(hù)環(huán)境,為美化環(huán)境做貢獻(xiàn)。再次,廢舊高分子材料在其他建筑材料當(dāng)中的應(yīng)用。近些年來,廢舊高分子材料逐步應(yīng)用到建筑材料中得到了廣泛的應(yīng)用。具體來說,包括以下幾個(gè)方面:一是廢舊聚苯乙烯泡沫塑料和粉煤灰共同制造的防水材料。以普通硅膠為材料,添加少量防腐劑,從而形成質(zhì)量良好的保溫防水材料,該材料能夠?qū)⒎浪捅馗魺嵊袡C(jī)的融為一體,該保溫防水材料的強(qiáng)度較高、密度相對(duì)較低、保溫隔熱性能極好,可以說,是一個(gè)非常理想的屋面保溫材料。二是,利用廢聚烴類樹脂生產(chǎn)塑料地板,現(xiàn)階段,我國已經(jīng)研究出該項(xiàng)產(chǎn)品,并取得了極大的成功。在世界塑料家族中,“PVC”的產(chǎn)量相對(duì)較高,制品也比廢品相對(duì)較多。由于“PVC”是一種含鹵物質(zhì),因此,想要回收該材料受到很多因素的限制,運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)能夠生產(chǎn)出很多建筑材料產(chǎn)品,我們常見的有用廢農(nóng)膜、碳酸鈣、劑、穩(wěn)定劑、色漿適量,經(jīng)混合、密煉等一系列加工可制成塑料地板。總而言之,廢舊高分子材料在建筑當(dāng)中的應(yīng)用,一方面降低了建筑的建設(shè)成本,另一方面還保護(hù)了環(huán)境,可以說是,一舉多得。近些年來,我國對(duì)該方面的研究,也取得了一定的成效,并獲得了極大的成功。
3.結(jié)語