高分子材料合成與應(yīng)用中的綠色戰(zhàn)略

金澄（江蘇省南京市南京工業(yè)大學(xué)制藥與生物工程學(xué)院， 214400）

高分子材料合成與應(yīng)用中的綠色戰(zhàn)略

金澄（江蘇省南京市南京工業(yè)大學(xué)制藥與生物工程學(xué)院， 214400）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境之間的沖突日益劇烈，化學(xué)是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分之一。綠色工業(yè)將成為我國(guó)屬于未來數(shù)十年的發(fā)展趨勢(shì)，綠色工業(yè)可以有效解決人類與環(huán)境之間的沖突，綠色化學(xué)是綠色工業(yè)的重要分支，高分子材料是綠色化學(xué)的重要研究課題，本文將深入的研究高分子材料在綠色化學(xué)中的應(yīng)用，為我國(guó)綠色化學(xué)的發(fā)展提供參考。

高分子材料；綠色化學(xué)；原料；催化劑；安全

0 引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，人們的環(huán)保意識(shí)越來越高，綠色工業(yè)是解決人類發(fā)展與環(huán)境之間沖突的有效路徑，綠色化學(xué)作為綠色工業(yè)的重要分支，已經(jīng)引起越來越多人的重視，目前，我國(guó)關(guān)于綠色化學(xué)的研究已經(jīng)取得了巨大的成果。綠色化學(xué)的主要研究方向主要有兩個(gè)，一是生物降解高分子材料，這種材料可以被環(huán)境中的微生物降解，同時(shí)可以重復(fù)使用，最大限度地降低材料對(duì)環(huán)境的污染，二是高分子與相應(yīng)單體的合成方法，下面將重點(diǎn)闡述高分子材料合成與應(yīng)用的方向。

1 材料無毒化

高分子化學(xué)材料本身無毒化的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在回收利用方面，高分子化學(xué)材料的回收與降解將成為未來數(shù)十年的研究熱潮，常見的高分子化學(xué)降解材料很多，包括天然高分子材料（如纖維素、淀粉、木質(zhì)素、甲殼素等）以及合成高分子材料（如聚乳酸、聚氨基酸等）。除此之外，高分子材料必須對(duì)人體及動(dòng)物無毒副作用，比如現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用的聚氨基酸高分子材料，該種材料對(duì)生物體無毒副作用，且不具備免疫原性，另外，該種材料具備良好的生物相容性與生物降解性，因此，可以廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)療，包括人造皮膚、手術(shù)縫合線、藥物，載體等。

2 制備無毒化

目前，我國(guó)已經(jīng)試驗(yàn)了許多高分子單體的綠色合成方法，比如有機(jī)玻璃的單體基化制備方法，該方法的制備利用率達(dá)到100%，丙酮經(jīng)睛化一硫酸醇解法制備方案的利用率只能達(dá)到46%，而且這種方法會(huì)使用腐蝕性強(qiáng)的硫酸。己二酸是制取尼龍的主要原料之一，傳統(tǒng)的制備方法將作為起始原料，而苯是具有致癌作用的物質(zhì)，該種制備過程中會(huì)產(chǎn)生廢氣氮氧化物，對(duì)環(huán)境的污染較大，如果采用生物合成技術(shù)，將葡萄糖作為起始原料，可以有效降低苯的使用。聚氨酯泡沫塑料的主要生產(chǎn)原料包括環(huán)氧丙烷，傳統(tǒng)的制備方法包括兩個(gè)部分，制備過程中需要使用氯氣，生產(chǎn)結(jié)束后會(huì)排放大量的氯化鈣，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)采用鈦硅分子篩取代原有的制備方法，該種制備方案的原子使用率達(dá)到100%。

3 原料無毒化

聚乳酸及其衍生物是目前已知的最好的生物可降解材料，聚乳酸及其衍生物的研究也是現(xiàn)在綠色化學(xué)的研究熱點(diǎn)，聚乳酸及其衍生物可以作為通用高分子使用，聚乳酸及其衍生物的原料來自于淀粉中的乳酸，將聚乳酸及其衍生物應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)中，醫(yī)療設(shè)備具有較好的生物兼容性。20世紀(jì)80年代，荷蘭科學(xué)家率先研究了綠色無毒的聚乳酸網(wǎng)狀彈性體材料，他們用賴氨酸二異氰酸醋等擴(kuò)展鏈接了肌醇、L 一丙交酷、e 一己內(nèi)醋生成的星形預(yù)聚體，賴氨酸二異氰酸醋降解后的產(chǎn)物包括賴氨酸與乙醇，因此這種材料具備無毒化的特點(diǎn)，另外這種材料的生物相容性較好，肌醇本身就屬于人體的一種維生素，賴氨酸二異氰酸醋是最早的綠色高分子化學(xué)材料，真正意義上實(shí)現(xiàn)了原料無毒化。

4 催化無毒化

聚乳酸類材料的應(yīng)用要解決高分子綠色化學(xué)材料的原料問題，但聚乳酸內(nèi)材料的研究仍然存在一個(gè)潛在安全性問題，制備聚乳酸類材料所使用的催化劑具有毒化作用。聚乳酸的合成材料使用的催化劑大多為辛酸亞錫，雖然這種材料已經(jīng)得到美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的認(rèn)可，當(dāng)然有很多學(xué)者認(rèn)為辛酸亞錫具有較強(qiáng)的生理毒性，生物降解材料的合成酶催化過程完全符合綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，但酶的催化作用受酶的種類以及酶促反應(yīng)的限制，聚烯烴類高分子的加聚反應(yīng)的原子利用率達(dá)到100%，但該種材料的安全性還值得考量，綠色化學(xué)高分子材料的制備過程需要使用各種穩(wěn)定劑、增塑劑、增強(qiáng)劑等，這些添加劑對(duì)環(huán)境以及人體的影響仍然需要考量，催化劑無毒化的研究已經(jīng)成為綠色化學(xué)的研究重點(diǎn)課題。

5 應(yīng)用安全性

目前，我國(guó)已經(jīng)研究了很多環(huán)境惰性高分子化學(xué)材料，這些材料的處理代價(jià)很高，對(duì)環(huán)境的危害較大，現(xiàn)有的處理方法包括填埋、焚燒、循環(huán)利用等。綠色化學(xué)應(yīng)該充分考慮材料的利用率以及材料循環(huán)利用。高分子綠色化學(xué)材料的安全應(yīng)用必須滿足以下幾點(diǎn)：①根據(jù)目前的研究資料表明，很多惰性高分子材料除了填埋以及堆肥的處理方式外，還可以對(duì)這些化學(xué)材料進(jìn)行分類，不同的化學(xué)材料處理方法也存在較大的區(qū)別，很多惰性高分子材料在處理過程中被浪費(fèi)，因此需要建立完善的廢棄物回收標(biāo)準(zhǔn)，提高材料的循環(huán)利用率；②對(duì)于某些可以被循環(huán)使用的惰性高分子材料，應(yīng)該最大限度的回收利用，比如尼龍、PP、PS等，應(yīng)當(dāng)避免這些惰性高分子材料流入環(huán)境循環(huán)中；③對(duì)無法回收利用的環(huán)境惰性高分子材料，應(yīng)當(dāng)盡量采取焚燒的方式，最大限度的利用材料中的熱能。

［1］彭新文.功能化半纖維素高效合成及其材料應(yīng)用研究［D］.華南理工大學(xué)，2012.

［2］張玲芝.新型纖維素?zé)晒獠牧系暮铣伞⒔Y(jié)構(gòu)與性能研究［D］.武漢大學(xué)，2013.

［3］徐亞鵬.新型環(huán)境友好型聚酯的制備及其性能研究［D］.江南大學(xué)，2009.