简述高分子材料绿色制造及可持续发展

简述高分子材料绿色制造及可持续发展摘要：材料工业的快速发展，对人类社会发展做出了巨大贡献。但是在材料生产与制造的过程中，会消耗大量资源，并将废气、废水等排放到自然环境中，产生了十分严重的污染。随着国家可持续发展战略的提出，各行业对环境保护、资源节约的重视程度越来越高，材料工业面临着全新的发展形势，尤其是高分子材料行业，进入了瓶颈期。基于此，文章对高分子材料的绿色制造进行了分析，并提出了可持续发展的相关策略。关键词：高分子材料；绿色制造；可持续发展高分子材料是现代工业与高新技术实现发展突破的关键，在航空航天、交通运输、生物医学等领域得到了广泛应用，已经慢慢成为国民经济发展的重要支柱力量。我国是世界上第一大高分子产品制造国，拥有着巨大的消费潜力。高分子制造产业与上下游产业之间的关系密切，综合性特点突出，和其他行业类似，在生产制造过程中不可避免的会产生大量废弃物。目前世界各国都将“白色垃圾”处理作为环境保护的重点内容，这也是主要的污染源。现代高分子产品对石油基原料的依赖性比较高，过去过量开采、高分子废弃物的积累，给环境带来了严重污染。在可持续发展倡议下，很多企业与科研机构针对高分子材料绿色制造开展了技术研究，并将“绿色”作为其主要的开发方向。1高分子材料概述1.1高分子材料的发展情况塑料、纤维、橡胶是高分子材料的三种主要类型，这类材料虽然发展时间不长，但短期内在很多领域都得到了广泛应用，主要是因为其优势非常突出。一是高分子材料的性能更佳，无论是韧性还是刚性，和传统材料相比都更好。二是高分子材料的生产成本、投资成本比较低，资金占用率不高，投资风险小，受到了很多企业的青睐。但大量的生产制造，以及落后的工艺，导致环境污染问题十分严重，很多废气、废水都直接排放到自然环境中，不利于行业的可持续发展。高分子材料的特点体现在这几个方面：（1）高分子材料是以石油基原料为主的，通过一定的手段进行炼制，从而得到原材料。石油经过缩合、聚合等一系列反应，会成为高分子材料；（2）这种类型的材料，其密度比较小，但是强度很高，耐腐蚀性、防水性能突出。和传统材料相比，其成型工艺相对来说更为简单，生产成本低廉，能够起到节省生产成本的作用；（3）虽然说高分子材料具备很多优势，但生产之后如果没有及时应用，或是闲置时间比较长，其老化现象会较为严重。很多老化材料会被遗弃，这也是“白色垃圾”的主要来源，其实这些垃圾是可以被回收利用的，但容易被忽略。2高分子材料发展中存在的问题2.1高分子材料合成方面的问题（1）溶剂与催化剂，是高分子材料合成时不可缺少的两种物质，这些物质无法完全从材料中剥离，会有少量残存，不仅会对高分子材料产品造成影响，还会影响到客户的使用体验；（2）聚合与缩合反应，是高分子材料合成发生的两种主要反应，多少会产生一定的有毒有害物质。这些毒副产物没有彻底清理，也会让生产出来的产品达不到绿色标准；（3）高分子材料合成对温度、压力、瞬时冷却等都有着较高要求，而高温、高压环境会消耗大量资源，如燃料、水资源等。如何解决这些问题，是有关技术人员需要思考和关注的重点。2.2高分子材料生产过程存在的问题废气、废水、废弃物，是高分子材料生产过程中比较突出的问题，而且资源浪费与消耗情况比较严重。就目前来看，机械加工、化学加工以及热加工，是高分子材料加工的三种主要手段，其中热加工的效率比较低，会使用到大量的电气设备，能源消耗量大，对电力资源的依赖性非常高。在生产高分子材料时，水资源消耗也是不得不面对的问题，目前很多生产厂商与企业都意识到了这一点，加强了循环水的利用，但受到硬件设备、生产工艺等各方面因素的影响，这一问题并未彻底解决。高分子材料使用阶段同样也存在着一系列问题，具体如下：（1）高分子材料合成、加工与生产阶段的技术不够成熟，很多产品中的有毒有害物质含量严重超标，对使用者身体健康带来威胁；（2）废弃物随意排放的现象比较普遍，很多材料使用完毕之后随意丢弃，对土壤环境、水环境造成严重污染。3高分子材料可持续发展策略3.1高分子材料的绿色化合成在合成高分子材料时，需要满足下列要求：（1）高分子材料合成阶段，会产生部分有毒有害物质，应当对其进行无毒无害化处理；（2）选择催化剂时，要重点关注其毒性，以含量低的产品为主。催化剂的催化效率，同样也是值得关注的重点内容，要在不影响最终催化效果的基础上，选择尽量少的催化剂，既能够缩短聚合的时间，还可以减少所需要的能量；（3）生产高分子材料时所使用的溶剂也要符合无毒化的要求，在循环利用下降低溶剂残留率，降低污染，保证产品合格率符合要求；（4）生产高分子材料时，应当考虑到周围环境，选择合适的工艺，科学进行规划；（5）选择反应原料时，不能只关注成本与经济效益，而是要注重可持续发展，实现经济与生态效益的统一，既要关注眼前，又要注重长远利益。3.2高分子材料的绿色化生产传统材料加工的效率比较低，方式并不科学，能源消耗较为严重，需要在其基础上进行创新，探究出一种全新的生产方式。比如在塑料挤出方面，高聚物溶体温度与污染的严重程度有着密切联系，既要控制好温度，又要选择合适的温度传感器。挤出机中温度测量与控制是两个重点环节，会相互产生影响，随着相关技术的发展，智能控制技术得到了广泛应用，推动开控方式朝着闭环控制方式的转型，也完成从单变量到多变量控制的跨越。3.3高分子材料的绿色化运用废弃物的降解与回收利用，是高分子材料绿色化运用的两种主要形式。部分废弃物不具备回收利用价值，光降解高分子方式可解决这一问题，对高分子材料进行分解，可分为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较多样，目前常用的有以单体形式进行回收、以聚合物的形式进行回收以及以能量的形式进行回收。这三种形式适用的场景并不相同，但都遵循了一项基本原则，即提升资源利用率，降低环境污染与破坏。3.4高分子材料的循环利用(1)物理循环。机械回收最为常见，收集并清理材料后进行熔融加工，并重复进行利用；(2)化学循环。目前常用的有溶剂解聚技术、热分解技术两种；(3)生物循环。生物降解是一种比较高效的手段，可得到直接用于合成高分子材料的单体。结语：总而言之，高分子材料目前在我国很多领域都得到了广泛应用，有着不可替代的重要作用，既是材料行业突破发展瓶颈的关键手段，同时也是积极响应国家可持续发展理念的体现。要将绿色生产理念渗透到原材料来源、催化剂、加工技术等各个方面，加强材料的循环利用。通过绿色制造以及循环利用，促进高分子材料的可持续发展。参考文献：叶青.瞿金平院士团队：创新地膜技术终结白色污染[J].广东科技,2021,30(09):19-20.臧晓玲，温变英.高分子材料绿色制造与可持续发展[J].中国塑料,2021,35(08):9-20.