高分子类环境材料
第三讲 环境降解高分子材料
环境降解高分子材料_概述
• 3.1 概述 • 塑料应用中存在的问题：
• 一是它的来源，绝大部分的塑料原料来源于石油化工， 而石油是一种不可再生的资源；
• 二是它在自然环境中很难分解，大量的废弃物成为了 环境污染的重要原因，也就是人们目前所称的“白色 污染”。
• 因此寻找一种可再生的塑料资源，进而解决其造成的 环境污染问题，成为塑料工业发展中的主要问题之一。
• 但目前大量使用的塑料材料如聚乙烯、聚丙烯等在自 然环境中是难于降解的，因此需对之进行改性或发展 新型的高分子材料。
• 降解塑料的发展：光降解塑料
•
填充型的降解塑料
•
全降解型塑料
环境降解高分子材料_概述
• 目前开发的降解塑料的种类： • ⑴ 光降解塑料 • 光降解塑料主要有两类，一类是引入光增感基团（合
最常见的有聚羟基脂肪酸、聚乳酸等, 其中聚乳酸的开发最为活跃。 通用聚乳酸是由玉米或甜菜中的糖类(包括淀粉与糖)经过发酵得 到乳酸再无溶剂聚合而制得。如果每㎏价格低至0.78～1.44＄, 有望用于包装材料。利用天然高分子材料，2000年悉尼奥运会使 用的全淀粉快餐盒、一次性杯子等。
2、环境惰性高分子：为不能生物降解的高分子, 在不发生氧化及 光解的情况下不会污染环境。现在使用的通用高分子主要属于这一 类。应用后的垃圾处理是一大问题, 处理不当就会污染环境。填埋、 焚烧、再生与回收使用是废塑料处理的几种方法, 其中再生与回收 使用应成为重要的途径。
4、长寿命材料 发展超长寿命的高分子材料, 是降低资源开发速度, 有效利用资源, 减少高分子材料废弃物的有效途径之一。尤其对于用量大、影响 深远的农用地膜、棚膜, 以及建筑用高分子材料等, 应考虑长寿命 问题。可通过优化配方和工艺设计、开发功能优异的塑料合金体 系等方法来实现。无论材料的短寿命还是长寿命, 都应以维持生态 环境和节约资源及提高利用率为最基本目标。 5、研发环境友好的新型高分子功能材料
耐高温高分子材料
耐高温高分子材料
耐高温高分子材料是一类具有优异耐热性能的材料，能够在高温环境下保持稳
定的物理和化学性质。
这类材料广泛应用于航空航天、汽车、电子、化工等领域，对于提高产品的耐用性和性能稳定性起着至关重要的作用。
首先，耐高温高分子材料具有优异的耐热性能，能够在高温环境下长时间保持
稳定的物理和化学性质。
这主要得益于其分子结构的稳定性和化学键的高能量结合，使得材料能够承受高温环境下的热膨胀和热氧化等作用，不易发生变形和老化，从而保持良好的使用性能。
其次，耐高温高分子材料具有优异的机械性能，能够在高温环境下保持较高的
强度和刚度。
这使得这类材料在高温环境下依然能够承受一定的载荷和压力，不易发生变形和破损，从而保证产品的稳定性和安全性。
此外，耐高温高分子材料还具有优异的耐腐蚀性能，能够在恶劣的化学环境下
保持稳定的化学性质。
这使得这类材料能够在腐蚀性气体、液体或溶液中长时间使用，不易受到腐蚀和侵蚀，从而延长产品的使用寿命。
总的来说，耐高温高分子材料在现代工业生产中具有非常重要的地位，能够为
产品的耐用性和性能稳定性提供保障。
随着科技的进步和材料工程的发展，相信耐高温高分子材料会在更多领域发挥重要作用，为人类社会的发展进步贡献力量。
高分子环境材料相关知识简介
酯
（１）光降解高分子材料
光降解塑料就是一种能在日光条件下快 速光老化的塑料，其主要反应是塑料吸 收太阳光中的紫外线，引发光化学反应， 使高分子链键断裂的过程。
在塑料中加入光敏性物质
国外已应用于农用地膜、垃圾袋、快餐 容器、饮料罐拉环，以及包装塑料制品 等一次性用品
原油 开采
丙烯 生产
环氧丙 烷生产
PPC 生产
使用
废弃
HT POCP AP GWP ADP
图 各生产阶段的归一化结果
PPC的环境负荷主要来自生产阶段，即丙烯、环氧丙烷和聚合物生产；主要环境负荷工序 是环氧丙烷生产；环氧丙烷和丙烯生产的主要环境负荷类型均为温室效应，聚合物生产则 以酸化效应为主。结合清单分析可知这三个工序的能耗大小与其环境负荷大小相对应。
四种树脂的环境排放与能耗
1.20E+05
1.00E+05
8.00E+04
PE
6.00E+04
PPC
NPC
4.00E+04
PLA
2.00E+04
0.00E+00
废气
废水
废渣
能耗
图 四种树脂的污染物排放与能耗
各种环境影响类型的分析
1.20E-10
1.00E-10
8.00E-11
6.00E-11
4.00E-11
糠醛 生产
糠醇 缩水甘油 聚合物 生产 醚生产 生产
使用
图 非石油基聚碳酸酯生命周期过程各阶段的归一化结果
NPC的主要环境负荷工序是生产阶段的糠醛和缩水甘油醚的生产。
废弃
HT POCP AP GWP ADP
高分子材料在环境保护中的应用与发展
高分子材料在环境保护中的应用与发展一、引言高分子材料是一类由重复单体分子通过共价键连接而成的大分子化合物，具有分子量大、可塑性强、耐腐蚀、绝缘性能好等特点。
在当今社会，高分子材料已经广泛应用于日常生活和工业生产中，但其大量使用也带来了环境污染和资源浪费问题。
因此，高分子材料在环境保护中的应用和发展显得尤为重要。
二、高分子材料在环境保护中的应用1. 生物降解材料随着人们对环境保护意识的提高，生物降解材料作为一种环保型材料受到越来越多的关注。
生物降解高分子材料具有生物降解速度快、对环境友好、降解产物无毒无害等优点，被广泛应用于生活用品、包装材料等领域。
2. 再生高分子材料再生高分子材料是通过废弃的塑料制品、橡胶制品等再生产新的高分子材料，可以减少原始资源的消耗，降低生产成本，同时减少废弃物对环境的危害。
再生高分子材料在包装、建筑材料等领域得到了广泛应用。
3. 环保型高分子材料环保型高分子材料是指具有良好的性能和环保特点的高分子材料，如可降解聚合物、可再生高分子材料等。
这类材料对环境影响较小，逐渐替代了传统的对环境造成较大危害的材料，成为环境保护的重要选择。
4. 高分子吸附剂高分子吸附剂是一种利用高分子材料具有较大比表面积和空隙结构，能有效吸附水污染物、有机污染物等的吸附剂。
这种材料广泛应用于水处理、废气处理等环境工程中，对提高环境质量和保护人类健康起到了积极作用。
三、高分子材料在环境保护中的发展趋势1. 绿色化随着全球对环境保护的需求越来越迫切，高分子材料的发展趋势也越来越向绿色化方向发展。
未来的高分子材料将更加注重环保特性，降解速度快、无毒无害、可循环利用等特点将成为高分子材料发展的重点。
2. 多功能化未来高分子材料将朝着多功能化方向发展，不仅保持高分子材料的基本性能，还具有抗菌、抗氧化、防腐蚀等功能。
这样一来，高分子材料可以在更多领域得到应用，提高其利用率和降低对环境的影响。
3. 微纳结构微纳结构技术的发展为高分子材料的性能提升提供了新的途径，通过微纳结构改性可以使高分子材料具有更好的力学性能、光学性能等，同时降低其成本。
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
浅谈高分子材料对环境保护的影响-高分子材料论文-化学论文
浅谈高分子材料对环境保护的影响-高分子材料论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：当前，在科学技术水平快速发展的推动下，高聚物材料不断融入市场。
其与传统材料相比有着明显的优势，即比强度高、耐腐蚀性强等。
这些特性使其在环保材料与设备中得到广泛应用，比如，在水处理中，可以借助高聚物絮凝剂。
然而任何事物均存在对立面，高聚物材料在促进环境保护的同时，在一定程度上也对环境造成破坏。
本文对高分子材料进行简单概述，并对其在环境保护中的应用进行阐述，同时对高分子材料造成的环境污染问题进行简单分析，并提出相应解决策略就高分子材料对环境保护的影响进行简单研究。
关键词：高分子材料,环境保护,影响研究,治理措施对于高分子材料,其具有性能优良、小型化等特点,自20世纪产诞生以来一直被各个行业所青睐。
在环保中由于其具有价格低、易加工、耐腐蚀、重量轻以及比强度高等特点,在一些加工设备中有着广泛应用。
然而,随着高分子材料的不断应用,造成的环保问题也日益严重。
也就是说,高分子材料在改善人们生活条件的同时,对自然环境造成严重破坏,这种矛盾在我国现阶段发展中十分突出。
需要了解高分子材料与环境保护的关系,根据彼此情况,合理制定发展措施以促进社会与自然和谐发展。
1 高分子材料概述高分子材料主要是由分子质量较高的化合物,经加工制成的材料,在人们日常生活中所接触到的一些天然材料,基本上由高分子材料构成。
比如人体器官、棉花以及天然橡胶等。
高分子材料性能主要由其结构决定,对结构进行改性以及控制,即可获得特性不同的材料[1]。
由于其易加工以及易改性等特点,使其性能更加优异,进而在国民经济、科学技术以及国防建设等方面均获得良好发展,并为人们的衣食住行等方面提供保障。
高分子主要是指分子质量较大能够达到上百万的有机化合物,其在结构方面是由相同、简单的单体结构单元,借助化学键不断重复连接而成,另外,其又被称为聚合物或是高聚物。
高分子类环境材料
2、高分子材料的环境问题
—使用过程中带来的环境问题
燃
烧
废
引
弃
起
物
的
引
环
起
境
的
问
环
题
境
问
题
3、高分子环境材料
3R原则： ——减量化原则（reduce） ——再使用原则（reuse） ——再循环原则（recycle）
3、高分子环境材料 ——采用的天然原料完全生物降解，所制造的塑料不会产生污染；
——解决严重的“白色污染”问题 2、高分子材料的环境问题 ——解决严重的“白色污染”问题 —使用过程中带来的环境问题 4)化学降解
4、可降解高分子材料
高分子材料的降解有4种主要方式: 1)微生物降解 2)大型生物降解 3)光降解 4)化学降解
微生物降解
光降解
光降解机理： 光降解是指高分子材料在日光照射下发生劣化
分解反应，在一段时间内失去机械强度，其实质 是在紫外线照射下的一种快速光老化反应过程。
光-生物共降解
• 在光和微生物的共同作用下发生的分解过 程。
Ø可降解高分子材料 在光和微生物的共同作用下发生的分解过程。
先通过自然日光作用发生光氧化降解，并在光降解达到衰变期后可继续被微生物降解，最终变成二氧化碳、水及一些低分子化合物， 参与大自然的循环过程。 —使用过程中带来的环境问题
Ø高分子的再生循环 高分子材料的降解有4种主要方式:
—使用过程中带来的环境问题 光降解是指高分子材料在日光照射下发生劣化分解反应，在一段时间内失去机械强度，其实质是在紫外线照射下的一种快速光老化反
• 先通过自然日光作用发生光氧化降解，并 在光降解达到衰变期后可继续被微生物降 解，最终变成二氧化碳、水及一些低分子 化合物，参与大自然的循环过程。
特殊环境条件 选用导则 第2部分：高分子材料-最新国标
特殊环境条件 选用导则 第2部分：高分子材料1 范围本文件给出了对干热、干热沙漠、高原、湿热海洋、湿热、极端寒冷等6种特殊环境条件下高分子材料的选用提出选用导则。
本文件适用于塑料、橡胶、涂料，其中塑料包括生物降解塑料和非生物降解塑料。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 20625 特殊环境条件 术语3 术语和定义GB/T 20625界定的术语和定义适用于本文件。
4 高分子材料的分类本文件所涉及的高分子材料主要包括塑料、橡胶、涂料等3类，其中塑料包含生物降解塑料和非生物降解塑料。
5 使用环境条件使用环境分为6种类型，干热、干热沙漠、高原、湿热海洋、湿热和极端寒冷等室内外环境。
6 使用环境对高分子材料的要求干热、干热沙漠环境用的高分子材料宜选用耐高温、耐低温和耐温变性均良好的材料。
高原地区用的高分子材料宜选用对紫外线不敏感的材料，其次可选用添加了紫外线吸收剂的材料。
湿热海洋、湿热环境使用的高分子材料宜选用耐生物降解、分子主链极性低的材料。
极端寒冷环境使用的高分子材料宜选用低温韧性大的高分子材料。
7 高分子材料种类的选择塑料种类的选择特殊环境条件下，常用的非生物降解塑料参见附录A，常用的生物降解塑料参见附录B。
橡胶种类的选择特殊环境条件下，常用的橡胶材料参见附录C。
涂料种类的选择特殊环境条件下，金属表面涂料种类的选择见GB/T 20644.1-202X。
8 试验评价项目的选择特殊环境条件下，高分子材料评价项目的选择见表1。
表1 高分子材料评价项目项目类型 项目名称力学性能 拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、撕裂强度、缺口冲击强度、落球冲击强度表观性能 光泽、颜色、粉化、裂纹、变形、硬度、是否有析出物、表面是否发粘光学性能a透光率、雾度、折射率、双折射率电学性能 介电强度、介电常数、介电损耗角正切、表面电阻率、体积电阻率、耐电弧 生物降解性能b生物降解率、崩解率a仅适用于透明或半透明高分子材料。
高分子材料在环境保护中的应用研究
高分子材料在环境保护中的应用研究随着经济的快速发展和人口的增加，环境问题变得越来越突出。
传统的材料制造方式常常会对环境造成巨大的损害，因此，寻找新的材料和技术成为一项重要的任务。
高分子材料作为新型材料之一，已经成为环境保护中的重要组成部分。
本文将围绕高分子材料在环境保护中的应用研究展开讨论。
一、高分子材料的定义和特性高分子材料是由单体分子在一定条件下反应而形成的长链大分子，通常具有强度高、韧性好、轻便等特点。
高分子材料广泛应用于包括汽车、航空航天、建筑、医疗、消费品等领域，并且正在快速发展。
高分子材料的特性主要有以下几个方面：1. 高强度：高分子材料的强度一般高于金属，石材和玻璃等传统材料。
这一特性使得高分子材料可以用于制造轻型、高强度的结构件，减轻重量，提高使用效率。
2. 耐腐蚀性：高分子材料可以抵御酸、碱和溶剂等化学物质的侵蚀。
这一特性使得高分子材料可以用于制造化学品容器、燃料储罐、污水处理设备等。
3. 良好的绝缘性：高分子材料是一种良好的绝缘材料，可以在电气设备中作为绝缘体使用。
这一特性使得高分子材料可以用于制造电缆、电线和变压器等设备。
二、高分子材料在环境保护中的应用研究1. 高分子材料在废气治理中的应用废气治理是现代环境保护工程的重要组成部分。
高分子材料可以用于制造烟气净化器中的滤料，从烟气中去除有害物质。
研究表明，高分子材料可以有效地吸附烟气中的亚硫酸盐、氮氧化物和粉尘等污染物。
当前，高分子材料中的聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯等被广泛用于烟气净化器中。
2. 高分子材料在水处理中的应用高分子材料在水处理中的应用也越来越广泛。
高分子材料可以用于制造污水处理药剂、污水膜、污泥浓缩器等设备。
相比传统的水处理方法，高分子材料的应用不仅节省了能源，而且还可以去除更多的污染物，提高了水的质量和效率。
3. 高分子材料在土壤修复中的应用土壤污染已成为当今环境污染的一个严重问题。
高分子材料可以利用其吸附、分离等特性，去除土壤中的重金属和有机物污染物，保护生态环境。
环境友好高分子材料
环境友好高分子材料
环境友好高分子材料是指那些在生产、使用和废弃处理过程中对环境影响较小的材料。
随着人们对环境保护意识的增强，环境友好高分子材料的研发和应用也日益受到重视。
首先，环境友好高分子材料的研发是为了解决传统材料对环境的污染问题。
传统的高分子材料在生产过程中会排放大量的有害气体和废水，而且在使用过程中往往会产生有毒物质，对环境造成严重的污染。
因此，研发环境友好高分子材料是为了减少对环境的负面影响，保护生态环境。
其次，环境友好高分子材料具有良好的可降解性。
传统的高分子材料往往具有较长的分解周期，废弃后会对土壤和水体造成严重的污染。
而环境友好高分子材料在合成时会考虑到其可降解性，能够在一定条件下迅速分解为无害的物质，减少对环境的负面影响。
另外，环境友好高分子材料还具有较低的能源消耗。
传统的高分子材料在生产过程中需要大量的能源，而环境友好高分子材料的生产过程中能源消耗较低，能够减少对能源资源的浪费，符合可持续发展的理念。
此外，环境友好高分子材料还具有较高的再生利用率。
传统的高分子材料在废弃后往往难以再生利用，而环境友好高分子材料在设计时会考虑到其再生利用的可能性，能够通过回收再利用的方式减少对自然资源的消耗，实现循环利用。
总的来说，环境友好高分子材料的研发和应用对于环境保护具有重要意义。
它们能够减少对环境的污染，降低能源消耗，提高再生利用率，是未来材料发展的重要方向。
希望在未来的研究和生产中能够更多地推广和应用环境友好高分子材料，为环境保护事业做出更大的贡献。
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——相对分子质量较高的 化合物 ——包括天然高分子和合 成高分子材料
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1
棉
天然的 高分子 材料
麻
丝
2018年10月19日
2
合成高分子材料
人造纤 维制品
塑料 制品
2018年10月19日
橡胶 制品
3
2、高分子材料的环境问题
—生产过程中带来的环境问题
制备时的的环 境问题 加工过程 中的环境 问题
使用有毒 原料
使用重金 属添加剂
2018年10月19日
4
2、高分子材料的环境问题
—使用过程中带来的环境问题
燃 烧 引 起 的 环 境 问 题 废 弃 物 引 起 的 环 境 问 题
2018年10月19日
5
3、高分子环境材料
3R原则：
——减量化原则（reduce）
——再使用原则（reuse）
——再循环原则（recycle）
9
光降解
光降解机理： 光降解是指高分子材料在日光照射下发生劣化 分解反应，在一段时间内失去机械强度，其实质 是在紫外线照射下的一种快速光老化反应过程。
2018年10月19日
10Biblioteka 光-生物共降解• 在光和微生物的共同作用下发生的分解过 程。 • 先通过自然日光作用发生光氧化降解，并 在光降解达到衰变期后可继续被微生物降 解，最终变成二氧化碳、水及一些低分子 化合物，参与大自然的循环过程。
2018年10月19日
6
3、高分子环境材料
可降解高分子材料
高分子的再生循环 长寿命高分子材料 环境友好型高分子
2018年10月19日
7
4、可降解高分子材料
高分子材料的降解有4种主要方式: 1)微生物降解 2)大型生物降解 3)光降解 4)化学降解
2018年10月19日
8
微生物降解
2018年10月19日
2018年10月19日
11
化 学 降 解
2018年10月19日
12
可降解高分子材料的发展前景
——解决严重的“白色 污染”问题
——采用的天然原料完 全生物降解，所制造的 塑料不会产生污染； 天然原料可再生，取之 不绝和丰富价廉
2018年10月19日
13