簡述高分子材料綠色制造及可持續(xù)發(fā)展

簡述高分子材料綠色制造及可持續(xù)發(fā)展摘要：材料工業(yè)的快速發(fā)展，對人類社會發(fā)展做出了巨大貢獻。但是在材料生產(chǎn)與制造的過程中，會消耗大量資源，并將廢氣、廢水等排放到自然環(huán)境中，產(chǎn)生了十分嚴重的污染。隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，各行業(yè)對環(huán)境保護、資源節(jié)約的重視程度越來越高，材料工業(yè)面臨著全新的發(fā)展形勢，尤其是高分子材料行業(yè)，進入了瓶頸期?；诖?，文章對高分子材料的綠色制造進行了分析，并提出了可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)策略。關(guān)鍵詞：高分子材料；綠色制造；可持續(xù)發(fā)展高分子材料是現(xiàn)代工業(yè)與高新技術(shù)實現(xiàn)發(fā)展突破的關(guān)鍵，在航空航天、交通運輸、生物醫(yī)學等領(lǐng)域得到了廣泛應用，已經(jīng)慢慢成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱力量。我國是世界上第一大高分子產(chǎn)品制造國，擁有著巨大的消費潛力。高分子制造產(chǎn)業(yè)與上下游產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系密切，綜合性特點突出，和其他行業(yè)類似，在生產(chǎn)制造過程中不可避免的會產(chǎn)生大量廢棄物。目前世界各國都將“白色垃圾”處理作為環(huán)境保護的重點內(nèi)容，這也是主要的污染源。現(xiàn)代高分子產(chǎn)品對石油基原料的依賴性比較高，過去過量開采、高分子廢棄物的積累，給環(huán)境帶來了嚴重污染。在可持續(xù)發(fā)展倡議下，很多企業(yè)與科研機構(gòu)針對高分子材料綠色制造開展了技術(shù)研究，并將“綠色”作為其主要的開發(fā)方向。1高分子材料概述1.1高分子材料的發(fā)展情況塑料、纖維、橡膠是高分子材料的三種主要類型，這類材料雖然發(fā)展時間不長，但短期內(nèi)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應用，主要是因為其優(yōu)勢非常突出。一是高分子材料的性能更佳，無論是韌性還是剛性，和傳統(tǒng)材料相比都更好。二是高分子材料的生產(chǎn)成本、投資成本比較低，資金占用率不高，投資風險小，受到了很多企業(yè)的青睞。但大量的生產(chǎn)制造，以及落后的工藝，導致環(huán)境污染問題十分嚴重，很多廢氣、廢水都直接排放到自然環(huán)境中，不利于行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。高分子材料的特點體現(xiàn)在這幾個方面：（1）高分子材料是以石油基原料為主的，通過一定的手段進行煉制，從而得到原材料。石油經(jīng)過縮合、聚合等一系列反應，會成為高分子材料；（2）這種類型的材料，其密度比較小，但是強度很高，耐腐蝕性、防水性能突出。和傳統(tǒng)材料相比，其成型工藝相對來說更為簡單，生產(chǎn)成本低廉，能夠起到節(jié)省生產(chǎn)成本的作用；（3）雖然說高分子材料具備很多優(yōu)勢，但生產(chǎn)之后如果沒有及時應用，或是閑置時間比較長，其老化現(xiàn)象會較為嚴重。很多老化材料會被遺棄，這也是“白色垃圾”的主要來源，其實這些垃圾是可以被回收利用的，但容易被忽略。2高分子材料發(fā)展中存在的問題2.1高分子材料合成方面的問題（1）溶劑與催化劑，是高分子材料合成時不可缺少的兩種物質(zhì)，這些物質(zhì)無法完全從材料中剝離，會有少量殘存，不僅會對高分子材料產(chǎn)品造成影響，還會影響到客戶的使用體驗；（2）聚合與縮合反應，是高分子材料合成發(fā)生的兩種主要反應，多少會產(chǎn)生一定的有毒有害物質(zhì)。這些毒副產(chǎn)物沒有徹底清理，也會讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品達不到綠色標準；（3）高分子材料合成對溫度、壓力、瞬時冷卻等都有著較高要求，而高溫、高壓環(huán)境會消耗大量資源，如燃料、水資源等。如何解決這些問題，是有關(guān)技術(shù)人員需要思考和關(guān)注的重點。2.2高分子材料生產(chǎn)過程存在的問題廢氣、廢水、廢棄物，是高分子材料生產(chǎn)過程中比較突出的問題，而且資源浪費與消耗情況比較嚴重。就目前來看，機械加工、化學加工以及熱加工，是高分子材料加工的三種主要手段，其中熱加工的效率比較低，會使用到大量的電氣設(shè)備，能源消耗量大，對電力資源的依賴性非常高。在生產(chǎn)高分子材料時，水資源消耗也是不得不面對的問題，目前很多生產(chǎn)廠商與企業(yè)都意識到了這一點，加強了循環(huán)水的利用，但受到硬件設(shè)備、生產(chǎn)工藝等各方面因素的影響，這一問題并未徹底解決。高分子材料使用階段同樣也存在著一系列問題，具體如下：（1）高分子材料合成、加工與生產(chǎn)階段的技術(shù)不夠成熟，很多產(chǎn)品中的有毒有害物質(zhì)含量嚴重超標，對使用者身體健康帶來威脅；（2）廢棄物隨意排放的現(xiàn)象比較普遍，很多材料使用完畢之后隨意丟棄，對土壤環(huán)境、水環(huán)境造成嚴重污染。3高分子材料可持續(xù)發(fā)展策略3.1高分子材料的綠色化合成在合成高分子材料時，需要滿足下列要求：（1）高分子材料合成階段，會產(chǎn)生部分有毒有害物質(zhì)，應當對其進行無毒無害化處理；（2）選擇催化劑時，要重點關(guān)注其毒性，以含量低的產(chǎn)品為主。催化劑的催化效率，同樣也是值得關(guān)注的重點內(nèi)容，要在不影響最終催化效果的基礎(chǔ)上，選擇盡量少的催化劑，既能夠縮短聚合的時間，還可以減少所需要的能量；（3）生產(chǎn)高分子材料時所使用的溶劑也要符合無毒化的要求，在循環(huán)利用下降低溶劑殘留率，降低污染，保證產(chǎn)品合格率符合要求；（4）生產(chǎn)高分子材料時，應當考慮到周圍環(huán)境，選擇合適的工藝，科學進行規(guī)劃；（5）選擇反應原料時，不能只關(guān)注成本與經(jīng)濟效益，而是要注重可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟與生態(tài)效益的統(tǒng)一，既要關(guān)注眼前，又要注重長遠利益。3.2高分子材料的綠色化生產(chǎn)傳統(tǒng)材料加工的效率比較低，方式并不科學，能源消耗較為嚴重，需要在其基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，探究出一種全新的生產(chǎn)方式。比如在塑料擠出方面，高聚物溶體溫度與污染的嚴重程度有著密切聯(lián)系，既要控制好溫度，又要選擇合適的溫度傳感器。擠出機中溫度測量與控制是兩個重點環(huán)節(jié)，會相互產(chǎn)生影響，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，智能控制技術(shù)得到了廣泛應用，推動開控方式朝著閉環(huán)控制方式的轉(zhuǎn)型，也完成從單變量到多變量控制的跨越。3.3高分子材料的綠色化運用廢棄物的降解與回收利用，是高分子材料綠色化運用的兩種主要形式。部分廢棄物不具備回收利用價值，光降解高分子方式可解決這一問題，對高分子材料進行分解，可分為共聚型光降解高分子以及添加型光降解高分子。材料回收利用的形式也比較多樣，目前常用的有以單體形式進行回收、以聚合物的形式進行回收以及以能量的形式進行回收。這三種形式適用的場景并不相同，但都遵循了一項基本原則，即提升資源利用率，降低環(huán)境污染與破壞。3.4高分子材料的循環(huán)利用(1)物理循環(huán)。機械回收最為常見，收集并清理材料后進行熔融加工，并重復進行利用；(2)化學循環(huán)。目前常用的有溶劑解聚技術(shù)、熱分解技術(shù)兩種；(3)生物循環(huán)。生物降解是一種比較高效的手段，可得到直接用于合成高分子材料的單體。結(jié)語：總而言之，高分子材料目前在我國很多領(lǐng)域都得到了廣泛應用，有著不可替代的重要作用，既是材料行業(yè)突破發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵手段，同時也是積極響應國家可持續(xù)發(fā)展理念的體現(xiàn)。要將綠色生產(chǎn)理念滲透到原材料來源、催化劑、加工技術(shù)等各個方面，加強材料的循環(huán)利用。通過綠色制造以及循環(huán)利用，促進高分子材料的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻：葉青.瞿金平院士團隊：創(chuàng)新地膜技術(shù)終結(jié)白色污染[J].廣東科技,2021,30(09):19-20.臧曉玲，溫變英.高分子材料綠色制造與可持續(xù)發(fā)展[J].中國塑料,2021,35(08):9-20.