復(fù)合材料 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新
——訪南京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)系系主任羅振揚老師

本刊記者 高慧娟

復(fù)合材料 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新
——訪南京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)系系主任羅振揚老師

本刊記者 高慧娟

“在應(yīng)對全球金融危機中，我國聚氨酯行業(yè)表現(xiàn)得一枝獨秀，縱觀復(fù)蘇軌跡，行業(yè)已完成力量的積蓄，即將迎來下一個發(fā)展高峰?！敝袊郯滨スI(yè)協(xié)會秘書長張杰對聚氨酯行業(yè)的發(fā)展充滿信心。

聚氨酯在20世紀30年代由德國化學(xué)家O.Bayer發(fā)明以來，半個多世紀以來迅速用于制造泡沫塑料、纖維、彈性體、合成革、涂料、膠黏劑、鋪裝材料和醫(yī)用材料等，廣泛應(yīng)用于交通、建筑、輕工、紡織、機電、航空、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。

近20多年來，聚氨酯產(chǎn)品品種、應(yīng)用領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大，已成為發(fā)展最快的高分子合成材料工業(yè)之一?？梢灶A(yù)料，隨著科技的進步及新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，聚氨酯工業(yè)的發(fā)展將為人們帶來更為便利和舒適的生活。而我國這一具有巨大潛力的市場,必將成為世界聚氨酯工業(yè)發(fā)展的動力源。

作為國家環(huán)保部環(huán)境保護對外合作中心聘請的專家，南京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)系系主任羅振揚老師長期從事聚氨酯材料的開發(fā)研究工作，自1995年以來，他開始從事聚氨酯泡沫領(lǐng)域ODS物質(zhì)淘汰和替代的技術(shù)研發(fā)和技術(shù)推廣工作，演繹著精彩的學(xué)術(shù)人生。

記者：隨著石油消耗量增加，人類面臨著石油資源的日益短缺和原油價格的不斷上漲，用可再生資源生產(chǎn)化工原料、材料和燃料越來越吸引人們的重視。直接影響聚氨酯工業(yè)發(fā)展的是原料問題，請您詳細談?wù)労脝幔?/p>

羅振揚老師：直接影響聚氨酯工業(yè)發(fā)展的是原料問題，作為主要原料之一的多元醇新品種的研制和老品種的改性一直是聚氨酯領(lǐng)域的重要課題。1970年代的石油危機使人們覺察到有機化工原料完全依賴于不能再生的石油資源的危險性。特別是在當(dāng)今，人類社會高速發(fā)展，消耗了大量石油資源，全球的石油儲量有朝一日會枯竭。為實現(xiàn)社會的可持續(xù)性發(fā)展，各國的科研人員多年來一直致力于發(fā)展和尋找石油的替代品，用以發(fā)展化學(xué)、能源工業(yè)。聚氨酯的生產(chǎn)也不例外，近年來，人們在研制可再生的原料方面做了大量的工作，并取得了某些實質(zhì)性的進展，開發(fā)了以自然界可再生資源為原料的合成和改性多元醇的方法。植物油是人們最早用于制備低聚多元醇原料之一，使用較多的有大豆油、棕櫚油、菜籽油、蓖麻油等。

我們就植物油多元醇的開發(fā)進行了一系列的工作，以天然可再生原料——植物油（蓖麻油、大豆油、菜籽油等）為原料對其進行改性，并作為多元醇來制備完全符合環(huán)境保護要求的聚氨酯產(chǎn)品。再有減水劑是目前研究和應(yīng)用最廣泛的一種混凝土外加劑，不僅能改善混凝土的施工性能，還能提高其應(yīng)用性能，節(jié)約成本，正逐步成為混凝土必不可少的第五種組分，建筑行業(yè)對減水劑的需求量日益增大，我國每年需要的減水劑超過200萬噸。目前生產(chǎn)的高效減水劑一般以萘系磺酸鹽為主，占市場80%以上，其它種類產(chǎn)品如三聚氰胺甲醛樹脂磺酸鹽（密胺系）、氨基磺酸鹽、脂肪族磺酸鹽等，均采用石油化工原料生產(chǎn)加工而成，對資源依賴性強。

木質(zhì)素是數(shù)量上僅次于纖維素的第二大類天然高分子材料。目前主要作為工業(yè)制漿的副產(chǎn)品，隨廢水排放掉。若不進行回收利用則不僅對環(huán)境造成嚴重的污染，而且造成了物質(zhì)資源的極大浪費。因此，木質(zhì)素的商業(yè)化應(yīng)用一直是科學(xué)家研究的目標，尤其是在人們對能源危機認識的不斷提高的今天。

我們目前著重研究了不同改性方法對木質(zhì)素減水劑性能的影響。例如木質(zhì)素改性氨基磺酸鹽減水劑，可以避免普通氨基系減水劑那樣容易出現(xiàn)泌水和板結(jié)現(xiàn)象，而且混凝土強度發(fā)展穩(wěn)定，收縮率低，再加上改性木質(zhì)素減水劑是從提取的紙漿廢液中經(jīng)過化學(xué)處理而得，屬于廢棄物資源化利用的產(chǎn)品，環(huán)保性很明顯。

記者：保護臭氧層和生態(tài)環(huán)境，積極加快淘汰消耗臭氧層物質(zhì)(ODS)進程，是時代賦予的重任。作為業(yè)內(nèi)專家，請您為我們詳細講解一下臭氧層的相關(guān)情況好嗎？臭氧層被破壞后紫外線會造成哪些危害？科學(xué)家的研究是有不同觀點的，目前傾向于會表現(xiàn)在哪些方面呢？

羅振揚老師：ODS物質(zhì)，指消耗臭氧層物質(zhì)。英國南極探險隊從1957年開始觀察南極上空，每年都在9-11月發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞。1985年，英國科學(xué)家約瑟夫·法曼在《自然》雜志上發(fā)表了他在南極做了近30年的臭氧觀測結(jié)果，南極的臭氧濃度在幾年間劇降了50%。這個發(fā)現(xiàn)引起舉世震驚。通過出色的科學(xué)研究，羅蘭、莫利納和克魯岑揭開了平流層臭氧損耗的主要原因，他們獲得了1995年的諾貝爾獎。他們搜集和分析了大量的大氣數(shù)據(jù)，研究了數(shù)以百計的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)是人類大量使用的氯氟烴類的化合物消耗了臭氧，導(dǎo)致南極上空的臭氧層變薄并出現(xiàn)空洞。

自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km-50Km的大氣中，我們稱之為臭氧層。臭氧層中的臭氧主要是紫外線制造出來的。這厚厚的一層臭氧，對地球環(huán)境和人類是非常重要的。

正是由于臭氧層的存在，阻礙了紫外線透過大氣層到達地球表面。臭氧層被大量損耗后，吸收紫外輻射的能力大大減弱，導(dǎo)致到達地球表面的紫外線明顯增加，給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的的危害，目前已受到人們普遍關(guān)注的主要有對人體健康、陸生植物、水生生態(tài)系統(tǒng)、生物化學(xué)循環(huán)、材料、以及對流層大氣組成和空氣質(zhì)量等方面的影響。短波段的紫外線通過大氣層到達地面后對生物產(chǎn)生危害，對人體健康和生物生長都會造成影響。如果臭氧層保護得好，我們采取了相關(guān)的防范措施，那么這些紫外線就不會對生物以及我們的身體產(chǎn)生危害，但如果臭氧層被破壞之后，這些紫外線就會對我們造成損害。

臭氧層被破壞造成的損害主要包括：對人體健康的損害，人類得白內(nèi)障、皮膚癌等疾病的發(fā)生率將會大大提高；對于豆類和瓜果類的農(nóng)作物，將造成這些作物的大幅減產(chǎn)；對海洋水生生物系統(tǒng)的破壞；加速一些人工合成材料的氧化速度，造成一些建筑物使用壽命減短，影響使用安全；溫室效應(yīng)進一步加劇，這里就不過多介紹，只是簡單地說一下了。

根據(jù)科學(xué)家的研究，目前南極上空已經(jīng)出現(xiàn)了臭氧空洞，并且有繼續(xù)擴大發(fā)展的趨勢，形勢是非常嚴峻的，應(yīng)該引起我們的強烈關(guān)注。除了南極以外，包括北極和我們的青藏高原的上空等，臭氧層也遭到了一定程度的破壞。

隨著大量化學(xué)品的使用對大氣中臭氧層造成了破壞，國際社會逐漸形成了一些共識，最早是在1985年簽訂了保護臭氧層的《維也納公約》和1987年關(guān)于淘汰消耗臭氧層物質(zhì)的《蒙特利爾議定書》，我國分別在1989年和1991年加入了上述兩個公約。環(huán)保部作為我們國家履約的牽頭單位，認真履行我國在公約中的責(zé)任和義務(wù)，到目前為止，我國的履約工作進行得是卓有成效的，而且在國際上受到了普遍的好評。

目前我承擔(dān)了世界銀行贈款淘汰消耗臭氧層物質(zhì)項目“預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚安全評估”。2009年11月《蒙特利爾議定書》多邊基金執(zhí)委會第59次會議批準了中國聚氨酯泡沫行業(yè)預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚配料中心示范項目。

為推動該示范項目的順利實施并配合中國聚氨酯泡沫行業(yè)含氫氯氟烴（HCFC）淘汰計劃的編制，環(huán)境保護部對外合作中心同世界銀行商定，將使用泡沫行業(yè)計劃部分贈款資金開展預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚生產(chǎn)、運輸及使用的安全評估技援項目。

項目將全面、系統(tǒng)地研究預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚的生產(chǎn)、運輸及使用過程。通過現(xiàn)場調(diào)查、安全評估和相關(guān)實驗，形成預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚的化學(xué)品安全說明書（MSDS）。還將制定預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚生產(chǎn)規(guī)范、運輸規(guī)范和使用操作手冊并開發(fā)出一套針對預(yù)混環(huán)戊烷從生產(chǎn)到使用的安全培訓(xùn)教材。通過實施本項目，將指導(dǎo)預(yù)混環(huán)戊烷組合聚醚的安全生產(chǎn)、安全運輸和安全使用，推動中國PU泡沫行業(yè)廣大中小企業(yè)采用環(huán)戊烷發(fā)泡技術(shù)替代HCFC-141b。

后記：“十二五”規(guī)劃草案提出，“十二五”期間是石化行業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型期，聚氨酯等精細化工與化工新材將獲得更多發(fā)展機會。而相關(guān)預(yù)測也顯示，未來幾年內(nèi)，中國仍將是亞洲乃至聚氨酯市場增長的主要推力，未來中國的聚氨酯消費將保持高速增長勢頭。期待羅振揚老師及其團隊能為我國聚氨酯行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。