第10章-新型环境替代材料课件

第10章新型环境替代材料第10章新型环境替代材料110.1氟氯烃制冷剂的更新替代10.1.1氟氯烃制冷剂及臭氧层破坏地球大气层按其高度和性质分为对流层、同温层及逸散层。在离地面10～50km高的同温层中，分布着地球臭氧总量的90％。臭氧是一种具有强烈嗅昧的淡蓝色气体。臭氧可有效地吸收对生物有害的、波长小于295nm的太阳紫外线UV-C，及大部分对生物有一定危害的波长在295-320nm的紫外线UV-B，而对生物无害的波长大于320nm的紫外线UV-A却可全部通过。大气中的臭氧是由氧受太阳紫外光照射后产生的。由于氟氯烃具有化学性能稳定、无毒、无臭、不可燃等特性，为此被广泛作为致冷剂、喷雾剂、泡沫塑料发泡剂、电子器件清洁剂、气溶胶推进剂、有机溶剂和灭火剂而大量使用。经过对流层扩散到平流层的氟氯烃，在紫外光作用下发生光解产生氯原子：10.1氟氯烃制冷剂的更新替代10.1.1氟氯烃制冷剂及2CCl3F在太阳紫外线作用下变成CCl2F+Cl（紫外光波长小于230nm），CCl2F在太阳紫外线作用下变成2CClF2+Cl氯原子迅速与臭氧发生链式反应：Cl+O3→ClO+O2

ClO+O→Cl+O2而且，这一反应的速度是一氧化氮与臭氧发生反应速度的5.6倍。可见，氟氯烃所产生的氯原子是破坏大气臭氧最主要的物质。氟氯烃对大气臭氧的破坏力极大，据计算，在同温层中每生成一个氯原子，就有10万个臭氧分子被破坏。随着大气臭氧层的破坏到达地球表面的太阳紫外线特别是UV-B会迅速增加，这将对地球生命系统及人类生态环境造成一系列灾难性的影响。

CCl3F在太阳紫外线作用下变成CCl2F+Cl（紫外光波长3氟氯烃在低层大气中不会分解，只是在同温层中光解。而排放至大气中的氟氯烃虽然在对流层中会很快扩散，但进入同温层却需要很长时间。自1928年氟里昂问市以来，人类所使用的氟氯烃几乎全部进入了大气。据计算，到1982年，大气中已存在1200万吨氟氯烃。还有人估计，1955～1975年间释入大气的氟氯烃有90％尚未进入同温层。

臭氧在大气层中的总量是很小的，即使在其密度最大的区域（离地面20～25km的地方），十万个气体分子中也只有一个臭氧分子。若将地球上全部臭氧集中到地球表面，这个臭氧层也仅有3mm厚。正因为臭氧的量很小，但它的作用很大，所以臭氧层中一点微小的变化都会对地球生命系统产生巨大的影响。

因此，若再不加节制地生产、使用氟氯烃，将必然给人类带来灾难性的后果。氟氯烃在低层大气中不会分解，只是在同温层中光解。而排放至大4氟利昂类制冷剂就是卤代烃类化合物的商品名称，它是由卤族元素，主要是氟(F)原子和氯(Cl)原子取代甲烷或乙烷中的氢(H)原子所生成的化合物。如CCl3F。该类制冷剂编号的特点是：两位数属卤代甲烷系列如CFC-12。三位数、且首位数为1者，属卤代乙烷系列如HFC-134a。两者的尾数均表示所含氟原子数。甲烷系列两位数之和小于5者，乙烷系列三位数之和小于8者，其差值就是没有在编号中表示(默认)的氯原子数。例如：CFC-12的尾数为2，就说明它含有两个氟原子；两位数之和为5的差数是2，说明它还含有2个氯原子。HFC-134a的尾数为4，就说明它含有4个氟原子；三位数之和为8，与8的差值为0，说明它里面不含氯原子。10.1.2氟利昂CFC编号的意义氟利昂类制冷剂就是卤代烃类化合物的商品名称，它是由卤族5在卤代烃中，有H原子被完全取代的，也有未被完全取代的。两位数的甲烷系列，其首位数减去1后的得数就是所剩的H原子数；三位数的乙烷系列，其第二位数减去1后的得数就是所剩的H原子数。例如：CFC-12就不剩H原子；CFC-22剩1个H原子；HFC-134a就还剩2个H原子。

根据上述规律，卤代烃可分为三类：第一类是H原子被完全取代了的含氯氟烃，它的编号冠以CFC，第一个C代表氯元素，F为氟元素，后面的C是碳元素。第二类是H原子没有被完全取代的氢氯氟烃，它的编号冠以HCFC。第三类是H原子没有被完全取代，但不含氯的氢氟烃，它在编号前冠以HFC。

在卤代烃中，有H原子被完全取代的，也有未被完全取代的。两6在氟利昂中，CFCs、哈龙(哈龙是英文“HALON”的译音，是一种灭火剂的名称，我国生产和消费的哈龙种类主要有两种：哈龙1211（一溴一氯二氟甲烷）和哈龙1301（一溴三氟甲烷）。

)和四氯化碳对臭氧破坏力最强，，而HFCs类物质对臭氧层则无破坏作用，因此被用作CFCs的替代物。通常讲的无氟概念，不论是说无氟利昂还是无氟无毒，都是不准确的，应该说“无氯”更确切些。1992年哥本哈根协定规定发达国家将提前于1996年1月1日起完全停止生产和禁止销售CFCs产品。1993年我国国务院批准了《中国消耗臭氧层物质的逐步淘汰国家方案》，方案规定最迟于2010年淘汰全部CFCs，2040年以前淘汰HCFC。这样制冷剂替代问题就日益迫切地摆在我国制冷界的面前。在氟利昂中，CFCs、哈龙(哈龙是英文“HALON”的译音710.1.3CFC的替代

既然破坏臭氧层的是含氯卤代烃，那么前两类含氯，便都在禁用范围之列，只有HFC不含氯，允许继续使用。

为了描述氟利昂对臭氧层的破坏能力和产生温室效应作用的大小，目前采用两个参数值作为判断标准：ODP(OzoneDepletionPotential)值，即臭氧消耗潜能值，表明对臭氧层破坏能力的大小，以CFC-11(一氟三氯甲烷，CFCl3)的ODP值为1；GWP(GlobleWarmingPotentiall)值，即全球增温潜能值，表明产生温室效应作用的大小，以CFC-12(二氟二氯甲烷，CF2Cl2)的GWP为1。1993年国际上兴起“双绿”制冷剂，即ODP和GWP都为零。

10.1.3CFC的替代既然破坏臭氧层的是含氯卤代烃，8

1.CFC替代工质的要求

(1)优秀的环保性能：目前以破坏大气层臭氧潜能值ODP<0.05和全球变暖系数值GWP<0.5两项指标作为替代工质环保性能良好的评价指标。

(2)安全无害：替代工质必须对生物无毒，对机器零件无腐蚀，好的产品应该达到不可燃或不易燃。

(3)节约能源：部分替代工质使用后会增加能源消耗，但目前已出现了一些既能增加制冷量，又能降低能耗的产品。

(4)良好的匹配性：部分替代工质由于性能的差异，在使用中会出现一些不良现象，如吸湿量，回油性能差、易泄漏等。

(5)兼容性强：部分替代工质需要更换压缩机的机件或润滑油，且润滑油价格较贵，因此，可现场直接置换、不需换部件和润滑油的替代工质就具有很强的兼容性。1.CFC替代工质的要求9经各国科学家研究较为成熟并已步入实用阶段的就是HFC中的HFC-134a，它是美国杜邦(DuPont)公司率先开发出来的。主要特点是：①不含氯原子，对大气臭氧层不起破坏作用；②具有良好的安全性能(不易燃、不爆炸、无毒、无刺激性和无腐蚀性)；③物理性能与CFC-12比较接近，所以制冷系统的改型比较容易；④传热性能比CFC-12好，因此制冷剂的用量可大大减少。

但是HFC134a与现有矿物质的冷冻机油不溶合，因此必须寻找新的压缩机油。现已开发出两种与HFC-134a溶合的油，它们的代号为PAG及ESTER，而PAG油应用较为普遍。但仍存在如下问题：2.替代CFC制冷剂经各国科学家研究较为成熟并已步入实用阶段的就是HFC中的10①具有高吸湿能力，易使制冷系统的节流元件(毛细管或膨胀阀)发生冰堵，因此要加大系统中干燥剂的装入量或提高其吸湿能力；②高温下与HFC-134a的溶合性降低，甚至不可溶。因此要特别注意改善系统的冷凝条件，勿使冷凝温度过高；③润滑性比矿物油稍差；④对制冷系统现用的橡胶密封件有渗透或腐蚀作用，不仅涉及到橡胶密封件，还牵连到制冷剂的输送软管；⑤价格较现在冷冻机油贵4-5倍。①具有高吸湿能力，易使制冷系统的节流元件(毛细管或11为了在制冷剂替代的过渡期间，避免两种系统的交叉污染，因此，生产厂在HFC-134a与CFC-12制冷系统作了以下的标记：①存放HFC-134a的容器为浅蓝色，而存放CFC-12的容器为白色；②HFC-134a制冷系统连接软管是用橡胶和尼龙特制而成的，并且在其外部有汽车工程学会的印记；而CFC-12制冷系统连接软管常用一般橡胶管，另外专门为HFC-134a规定了特殊的快速接口，以便与CFC-12的管螺纹接口相区别。另外丙烷具有优良的热力学性能，可作为原CFC-12的替代品，且其来源丰富，价格比HFC-134a更有优势，在未来的替代品的发展和替代方案的选择上，丙烷有它的一席之地，被欧洲，特别是德国看好。

为了在制冷剂替代的过渡期间，避免两种系统的交叉污染，因此，12

3.我国制冷剂的更新替代

针对我国国情，要研究既能满足对臭氧层和人类环境无破坏作用，又要考虑使近百年的CFC制冷设备系统不动或无需做大的改动以节约昂贵的设备成本。我国研制的ZCI的新型环保节能制冷剂完全可替代CFC，具有很高的兼容性，其性能数据与被替换的相近。按照目前的技术水平，ODP（臭氧层破坏潜能值）小于0.05、GWP（温室效应系数）小于0.5的制冷剂被认为环境特性比较好。ZCI混合工质制冷剂不含CFC，ODP小于0.03，GWP在0.10～0.26之间，无毒、无味、不可燃、无腐蚀性，化学性能安全。它的环保性能已得到国家消耗臭氧层物质（ODS）替代品工程技术研究中心认证，其节能效果也通过了上海市节能监察中心的监测。3.我国制冷剂的更新替代13

ZCI混合工质制冷剂具有以下四大优点：1.与被替换的制冷剂性能数据相近，可直接替换，无需更换设备、零部件以及冷冻油。2.替换后机组的制冷（热）量大。3.减少结霜程度。4.可以改善机组的其他参数。此外，ZCI制冷剂在替换公交车空调制冷剂时，还有效解决了使用美国杜邦公司生产的替代氟里昂制冷剂过渡产品存在的问题。

ZCI混合工质制冷剂具有以下四大优点：1.14

4.研究和采用其它的制冷方法美国宾夕法尼亚大学最近研制出了一种用声波制冷的技术，传统的冰箱均通过化学制冷剂达到制冷效果，该技术完全以热声学原理为基础，用空气作制冷剂，不仅不会对环境产生污染，而且还将成为化学制冷剂理想的替代产品。我国首台污水资源热泵空调研制成功，冬季污水水温为13-17℃，高出气温20℃多；夏季污水水温为22-25℃，又比气温低10℃以上。污水热泵空调就是利用热机循环原理，冬季从污水中吸取热量，将循环水加热至48℃左右向用户供暖。而在夏季，则采取反向循环将循环水冷却到7℃左右，向用户提供冷气。

4.研究和采用其它的制冷方法15其它的制冷方法有吸收式制冷、斯特林循环制冷、电热制冷、磁热制冷和半导体制冷等。电热制冷和磁热制冷的独特之处在于，这两种制冷系统完全没有机械运动部件，或者只有少量的机械运动部件。实现磁热效应需要强磁场，得到这种磁场困难较大，而为了以电热效应工作的装置获得强电场则较容易。总之，氢氟烃的问题的彻底解决需要一个相当长的过程，为了有效保护臭氧层，研究开发新的永久性CFC制冷剂替代材料也是生态环境材料领域今后的一个发展方向。

其它的制冷方法有吸收式制冷、斯特林循环制冷、电热制冷、1610.2无磷洗涤剂的开发与应用

10.2.1洗涤剂与环境合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂、助洗剂、漂白剂、辅助剂。其中，三聚磷酸钠俗称五分子钠，是助洗剂，去污力强，成本低，含量在15%-30%之间。但实验研究发现，1g磷可使藻类生长100g，而磷的大量排放使水生植物爆发性繁殖，最后导致水质因缺氧而变黑、发臭，人不能饮用，鱼类大量死亡。造成水质富营养化的主要原因是磷、氮的平衡，如能有效地打破水体中磷、氮的营养平衡，使其中一种物质受到限制，就能有效控制水质富营养化。氮主要来源于人类、禽畜的排泄物或种植中没有被植物吸收的氮肥。因此，控制氮进入水体是很难做到的，但要控制含磷物质进入水体是完全可能的。10.2无磷洗涤剂的开发与应用10.2.1洗涤剂17

洗涤剂中的磷成分是造成水体富营养化的四个主要原因(化肥、人畜、粪便、水土流失、含磷洗衣粉)之一，由于洗涤剂具有较高的生物效应，所以严格控制含磷洗涤剂的污水排放，对于防止水的富营养化起到重要作用。目前，许多发达国家对洗涤剂产品已实行禁磷和限磷政策。我国也制定了低磷、无磷洗衣粉标准。洗涤剂中的磷成分是造成水体富营养化的四个主要原因(化肥1810.2.2无磷洗涤剂的原理国内外无磷洗衣粉的开发主要采取以下措施：(1)调整洗衣粉配方，增加表面活性剂比例，由15%增加到25%甚至更高，以提高洗衣粉的去污除垢能力；(2)用α-烯基磺酸盐和醇系表面活性剂替代目前使用的烷基苯磺酸盐，提高了产品的生物降解性和去污能力，但同时产品成本有所增加；(3)寻找替代三聚磷酸钠的助洗剂。目前，替代STPP作为洗涤剂助剂的材料有：4A沸石分子筛、水合偏硅酸钠、碳酸钠、层状二硅酸钠、氨基三乙酸钠、二乙胺四醋酸(EDTA)等。10.2.2无磷洗涤剂的原理国内外无磷洗衣粉的开发主要采取19

另外，4A沸石虽然在生物降解和螯合钙、镁离子方面可代替三聚磷酸钠的功能，但它又存在以下危害：1.沸石用沸石作为无磷洗衣粉的助剂，主要是通过对钠、钙离子交换达到束缚钙离子的目的，实现了硬水的软化。沸石交换钙离子的能力与三聚磷酸钠螯合金属离子能力相当，因此可用来替代三聚磷酸钠。但沸石的去污除垢能力不及三聚磷酸钠，加之溶解性较差，价格亦不低，虽然可替代三聚磷酸钠，但从各方面性能来说，比三聚磷酸钠差。另外，4A沸石虽然在生物降解和螯合钙、镁离子方面可代替三20

(1)

它使水体中存在大量的铝。生物吸收了铝，会产生许多疾病，人食用了含高铝的水，也会同样造成危害；(2)它是一种不溶于水的物质，在洗涤过程中以微粒悬浮于水中，也以微粒浸入衣物的纤维中，所以，衣物越洗越硬；(3)它是一种铝盐，在制作时消耗大量的铝，如洗衣粉全部用其代替磷酸盐，世界每年要浪费几百吨铝资源；(4)制作4A沸石要消耗大量的能源；(5)因4A沸石是不溶物，大量废渣流入江河湖海，容易导致堵塞管道。

21

层状硅酸盐具有(1)软水功能；(2)调节pH值的性能；(3)抗再沉降能力：在中等硬度水中与用其它助洗剂相比，可节省20%的活性组分，可有效改变织物纤维的硬化板结现象，对污垢微粒和油渍具有较好的悬浮作用。另外，层状硅酸钠对稳定洗衣粉中的漂白剂作用显著，它不仅可提高漂白剂的贮存寿命，而且有很好的协同效果，对表面活性剂也有较好的吸附作用。2.层状硅酸盐2.层状硅酸盐22

层状硅酸盐的合成方法有以下几种：(1)液体水玻璃(水含量50%)→550-800℃煅烧→层状二硅酸钠(α相、β相、δ相)；(2)固体水玻璃(粒径小于2mm)→700-760℃煅烧→层状二硅酸钠(α相与δ相的混合物)；(3)液体水玻璃→喷雾干燥→固体水玻璃(含水18%-25%)→600-800℃煅烧→层状二硅酸钠(δ相)；(4)液体水玻璃+多价螯合物→200-400℃水热合成→层状二硅酸钠。

23

3.研究开发其它类型洗涤剂研究和开发其它类型的洗涤剂是取代含磷洗衣粉的一项有效措施。硬表面洗涤剂和重垢洗涤剂是两个主要的发展方向。(1)硬表面清洗剂硬表面清洗剂主要用于家庭及公共场所的地板、墙壁、门窗、浴盆等硬质表面的清洗，在国内一般家庭中，对于家用硬表面器具的清洗通常都用洗衣粉擦洗，开发无磷的硬表面清洗剂，替代有磷洗衣粉，也是减少磷污染的一条重要途径。3.研究开发其它类型洗涤剂24

重垢液体洗涤剂是继肥皂、洗衣粉之后的第三代民用洗涤用品，是肥皂和洗衣粉的替代产品，是洗涤产品实现无磷化的一个发展方向。重垢液体洗涤剂有洗涤效果好、去污除垢能力强；生产工艺简单、配制容易；使用方便、适应性强；消除磷污染、保护环境；品种多样，产品容易实现系列化等优点。

(2)重垢液体洗涤剂(2)重垢液体洗涤剂25在无磷洗衣粉开发中可采取以下措施来弥补无磷洗衣粉的缺陷。(1)为了提高去污除垢能力，可加入少量酶制品；(2)适当加入其它助剂，使无磷洗衣粉具有多功能化，例如消毒、柔软、防静电等功能；(3)可根据某些行业需要，开发专用无磷洗衣粉，如民用、工业用、医用等；(4)在开发中要研究降低生产成本，保证洗涤性能，增强与液体洗涤剂的竞争能力。在无磷洗衣粉开发中可采取以下措施来弥补无磷洗衣粉的缺陷。(2610.3生物可降解塑料的研制与开发

10.3.1塑料与生态环境

通常所说的废塑料主要有三种：一种是聚乙烯，主要用来作农业上的塑料薄膜、购物袋；另一种是聚丙烯，一般用作装水泥与化肥的纺织袋，建筑防护用的安全棚，包装用的打包带等；还有一种是聚苯乙烯，主要用作泡沫减震塑料，快餐饭盒，包装填充物等。这三种成分占了废塑料的70%-80%。近一半新塑料制品两年后会成为废塑料。废塑料在自然环境下很稳定，不易腐烂、降解，对环境的影响非常严重，构成了典型的“白色”污染“。10.3生物可降解塑料的研制与开发10.3.1塑料与生27第10章-新型环境替代材料课件28

塑料废弃物对生态环境的破坏表现在以下几个方面：

(1)塑料废弃物体积庞大；(2)塑料废弃物对海洋污染；(3)塑料废弃物对土壤的污染；(4)塑料废弃物对大气的污染；(5)破坏景观

为了减少白色污染，近年来各国所采用的技术主要有少用塑料、废品回收、化学利用、焚烧、掩埋、发展可降解塑料等。其中研制和应用生物降解塑料，是解决白色污染的有效途径。塑料废弃物对生态环境的破坏表现在以下几个方面：2910.3.2生物降解塑料的降解机理和特点

生物降解塑料的降解机理，即生物降解塑料被细菌等微生物作用而引起降解的形式大致有三种：生物物理作用，由于微生物侵蚀而使聚合物发生机械性破坏；生物化学作用，微生物对聚合物作用而产生新的物质；酶的直接作用，微生物侵蚀部分导致塑料分裂或氧化崩裂。10.3.2生物降解塑料的降解机理和特点生物降解塑料的3010.3.3生物降解塑料的分类生物降解塑料是指具有满意的使用性能，且使用后能被自然界微生物或光最后完全分解成二氧化碳、水及其它低分子化合物，使之成为自然界中碳素循环的一个组成部分的一类高分子材料。根据降解机理和破坏形式，生物降解塑料可分为：完全生物降解塑料和生物破坏性塑料两种。前者是在微生物作用下在一定时间内完全分解为二氧化碳和水等小分子化合物，后者则仅分解为散乱碎片。按制造方法，生物降解塑料可分为：天然高分子类、微生物合成类和人工合成类三大类。10.3.3生物降解塑料的分类生物降解塑料是指具有满意的311.天然高分子类

天然高分子材料中可作为降解材料的有纤维素、甲壳素、木质素、淀粉等。天然高分子材料来自自然界又可消失在自然界，资源丰富、价格低廉、具有良好的生物降解性，但本身不具有塑性，通过自身化学改性或与聚合物共混、共聚改性或添加到聚合物中改性可制成降解高分子材料。

纤维素塑料主要是指纤维素与其它材料共混，如纤维素衍生物、壳聚糖、蛋白质、聚乙烯醇等。这类材料具有完全生物降解性、良好透气性，但属非热塑性材料，不易用吹塑成型方法加工，性能有待改进，用途有待开发。目前已商品化的有醋酸纤维素生物降解材料。

1.天然高分子类天然高分子材料中可作为降解材料的有纤维素32

甲壳素又称甲壳质，是虾、蟹等甲壳类动物或昆虫外壳和菌类细胞壁的主要成分，在自然界储量十分丰富，产量仅将次于纤维素。甲壳素不溶于水和普通有机溶剂。作为生物降解材料时，主要是将甲壳素在碱性条件下脱乙酰化生成壳聚糖。壳聚糖易溶于甲酸、乙酸等有机酸中，易于改性和加工。壳聚糖和其它高分子材料共混制成生物降解材料。如将壳聚糖的醋酸水溶液、聚乙烯醇溶液、甘油按一定比例混合，流延到平板模具上，经干燥除去溶剂得到的生物降解塑料膜，可望用于食品包装等方面。用荷叶、芦苇、谷壳、油菜籽壳、虾壳等植物纤维和动物骨壳为原料也可生产天然降解塑料。这些生物降解性塑料在生产过程中，可通过增减动植物纤维和骨壳比例，控制其降解速度，最短仅需15天就可以完全降解。而且原料大量采用农产品的废弃物，其价格与普通塑料价格相当。

甲壳素又称甲壳质，是虾、蟹等甲壳类动物或昆虫外壳和菌类细33

淀粉广泛存在于植物中，薯类、玉米等淀粉含量丰富，可用作生物降解高分子材料。由于淀粉的原料来源容易、价廉、易于工业化、技术相对成熟。淀粉富有生物降解性，但热塑性差，具有结晶性，极性强，高亲水性。

淀粉和聚合物的结合方式有以下两种。(1)共混；(2)共聚。另外，用天然淀粉作原料，用无毒、价格较低的甲基氧化吗啉作溶剂，可制备出完全生物降解性纤维素薄膜，其性能与合成的聚丙烯材料薄膜相当，而且避免了传统工艺使用毒性溶剂CS2对环境造成的污染。淀粉广泛存在于植物中，薯类、玉米等淀粉含量丰富，可用作生物342.微生物合成类

开发生物降解高分子材料的研究中，目前的一个热点是采用生物工程技术来合成生物降解高分子材料，以得到更廉价的可降解塑料产品，其主要成分是微生物聚酯。如运用遗传工程把白杨木的叶子干燥，磨碎成细粉末，然后萃取出叶绿体，就可从白杨木的叶绿体中得到聚羟基丁酸酯(PHB)的母粒料，从而获得PHB降解塑料。

由微生物合成的PHB及其共聚物具有优良的物理性能，在环境中容易被生物分解。但推广应用的最大问题是价格昂贵，原因是共聚物是菌体内贮藏物质，培养和生产效率低，另外，提取、精制也比较复杂。

2.微生物合成类开发生物降解高分子材料的研究中，目前的353.人工合成类

可降解化学合成高分子材料中有生物可分解高分子材料和光降解高分子材料。其中生物可分解高分子材料有聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇等水溶性高分子和聚己内酯(PCL)，但作为塑料它们的实用性差。目前达到商业性开发的有：聚乳酸(PLA)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，改性聚乙烯醇。聚乳酸是从碳水化合物发酵制取乳酸聚合而成。聚乳酸具有生物分解性和生物体适应性，强度高，但耐水性差，最初仅用作医疗用材料。聚己内酯具有良好的生物降解性，并可通过与其它单体共聚或与其它聚合物共混来改善它的机械性能、熔点和降解性。聚丁二酸酯是由丁二酸酯与乙二醇、丁二醇脱水缩聚产生的高分子量脂肪族聚酯及共聚物，熔点达90-120℃，相当于低密度聚乙烯，所以具有实用性。3.人工合成类可降解化学合成高分子材料中有生物可分解高3610.3.4生物降解材料存在的问题生物降解塑料存在以下问题：(1)价格高，生物降解塑料的价格要高出普通塑料2-15倍，较难推广应用。(2)生物降解塑料的降解控制问题有待于解决，如作为包装材料要求有一定的使用期，而医用材料要求降解快。(3)生物降解性评价问题，我国目前还没有统一的国际、部标和行标，使得降解塑料课题的成果鉴定和技术转让缺乏必要的依据和准则。

10.3.4生物降解材料存在的问题生物降解塑料存在以下3710.4生态建材10.4.1建材与环境作为建筑材料而言，在生产、使用过程中，一方面消耗大量的能源，产生大量的粉尘和有害气体，污染大气和环境；另一方面，使用中会挥发出有害气体，长期居住，会对健康产生影响。居室内污染物有化学物质、放射物质、细菌等生物性物质。对某些装修材料如花岗石衰变会产生氡气，具有致癌的危险；木材类复合板释放出的游离甲醛，会导致癌症的产生；涂料所用成膜助剂主要成分是毒性较大的乙二醇丁醚，二乙二醇和苯甲醇等；油性涂料中的氯化物溶液或芳香类碳氢化合物及塑料制品中使用的铅类热稳定剂等对人体都有很大的危害性。10.4生态建材10.4.1建材与环境3810.4.2绿色建材的基本特征(1)其生产所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物；(2)采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术；(3)在产品配制或生产中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物；产品中不得含有汞及其化合物；不得用铅、镉、铬等重金属及其化合物的颜料和添加剂；(4)产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而且应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等；(5)产品可循环或回收再利用，无污染环境的废弃物。10.4.2绿色建材的基本特征(1)其生产所用原料3910.4.3建材工业发展的主要趋势国际建材工业技术与产品的发展趋势：一是产品生产与环境保护协调一致，注重经济和社会的可持续发展；二是生产设备趋向大型化，过程向自动化和智能化发展，注重规模效益和节能降耗；三是全面提高产品质量，改善保温、隔音等建筑功能，注重开发有助于人体健康的抗菌、防霉、杀虫、净化空气等功能性材料；四是主要建材企业在以先进的技术、管理和雄厚的资金实现全球性扩张的同时，其市场营销、服务逐步向网络化、信息化方向发展。

10.4.3建材工业发展的主要趋势国际建材工业技术与产4010.4.4生态水泥和生态混凝土生态水泥,就是以高性能为核心，以生态设计和绿色材料的理念，采用合成工艺生产的水泥。它的特点是，既具有节约资源、能源，减少环境污染，更多利用工业废渣的特点，同时用这种水泥配制的混凝土具有更好的工作性能、力学性能和耐久性。它是水泥工业的发展方向。

传统水泥工业由于工艺、设备、管理落后，对天然资源和能源消耗量大，利用效率低，排放粉尘及有害气体污染环境。降低水泥生产和使用的环境负担性的主要措施如下：

生态水泥10.4.4生态水泥和生态混凝土生态水泥,就是以高性能为41

(1)采用先进的生产工艺采用自控及机电一体化堆、取料技术，在原、燃料进厂后进一步均化，彻底改变了传统工艺中原、燃料储库仅可用于储存物料的原始功能。使原、燃料预均化及储存物料的双重功能，不仅可减少物料储期，更主要是为原料配料、生料制备和熟料煅烧创造了均衡稳定的生产条件。(2)采用低环境负荷原料

采用“超细粉磨”技术与装备，将同硅酸盐水泥成分近似的高炉矿渣、电厂粉煤灰、煤矸石等激活改性成为“功能调节型材料”。这样，不仅彻底改变了仅将这些废渣、废料作为代替和减少熟料用量的单纯混合材料，亦可进一步增加废渣用量。(3)废弃物再生利用技术利用水泥生产工艺的特点，消化大量废弃物，起到节省能源、资源、排放量的作用。(1)采用先进的生产工艺42

生态混凝土是一类特殊的混凝土,是通过材料研选、采用特殊工艺、制造出来的具有特殊结构与表面特性的混凝土,能减少环境负荷,并能与生态环境相协调,从而为环保做出贡献。生态混凝土可分为环境友好型(减轻环境负荷型)生态混凝土和生物相容型(环境协调型)生态混凝土两大类。

生态混凝土生态混凝土43

所谓环境友好型生态混凝土,是指在混凝土的生产、使用直至解体全过程中,能够降低环境负荷的混凝土。目前,相关的技术途径主要有以下3条:1)降低混凝土生产过程中的环境负担。这种技术途径主要通过固体废弃物的再生利用来实现。2)降低混凝土在使用过程中的环境负荷。这种途径主要通过提高混凝土的耐久性来提高建筑物的寿命。3)通过提高性能来改善混凝土的环境影响。这种技术途径是通过改善混凝土的性能来降低其环境负担。环境友好型生态混凝土所谓环境友好型生态混凝土,是指在混凝土的生产、使用直44

生物相容型生态混凝土是指能与动植物等生物和谐共存、对调解生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然协调具有积极作用的混凝土。根据用途,这类混凝土可分为植物相容型生态混凝土、海洋生物相容型生态混凝土、淡水生物相容型生态混凝土以及净化水质型生态混凝土等。1)植物相容型生态混凝土利用多孔混凝土空隙部位的透气透水等性能,渗透植物所需营养,生长植物根系这一特点来种植小草、低灌木等植物,用于河川护堤的绿化,美化环境。

生物相容型生态混凝土生物相容型生态混凝土是指能与动植物等生物和谐共存、对调45

2)海洋生物、淡水生物相容型混凝土是将多孔混凝土设置在河、湖和海滨等水域,让陆生和水生小动物附着栖息在其凹凸不平的表面或连续空隙内,通过相互作用或共生作用,形成食物链,为海洋生物和淡水生物生长提供良好条件,保护生态环境。3)净化水质用生态混凝土是利用多孔混凝土外表面对各种微生物的吸附,通过生物层的作用产生间接净化功能,将其制成浮体结构或浮岛设置在富营养化的湖河内净化水质,使草类、藻类生长更加繁茂,通过定期采割,利用生物循环过程消耗污水的富营养成分,从而保护生态环境。2)海洋生物、淡水生物相容型混凝土是将多孔混凝土设置在河46多孔透水性混凝土球多孔透水性混凝土球47在苏州河沿岸景观示范工程中就使用了生态混凝土。其外圈由钢筋水泥做成，非常坚固，中间由建筑废料做成的多孔混凝土，具有良好的透水、透气性，只要在施工时向孔隙中填充腐殖土、种子、缓释肥料和保水剂等材料，植物根系就可以穿过孔隙进入土壤。不但大大增强了河岸的抗冲刷能力，而且具有植物覆盖景观效果。生态混凝土在边坡绿化固土护岸中的应用在苏州河沿岸景观示范工程中就使用了生态混凝土。其外圈由钢筋水48生态驳岸主要由连续孔隙的多孔混凝土构成，其结构可以看成是由固相骨料、液相水泥浆和气相空气泡组成。

生态驳岸混凝土的孔隙率在20%～30%之间。植生型生态混凝土透水性系数为30mm/s以上。抗压强度一般大于20MPa。生态驳岸主要由连续孔隙的多孔混凝土构成，其结构可以看成是由固4910.4.5建筑装饰材料1.涂料国内外建筑涂料的发展向着低VOC涂料方向发展，即向水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料的方向发展；向着高装饰性、高耐久性、高抗污染性等高性能和功能复合化的方向发展；向着省资源、省能源、无公害、无毒的方向发展；向着多品种、多功能、多样化且施工简便的方向发展。10.4.5建筑装饰材料1.涂料50

(1)向水性化方向发展溶剂型涂料为改变其流动性以满足生产和应用的需要，使用了大量的有机溶剂，涂料成膜后，有机溶剂全部挥发，造成对人体的损害，这是室内VOC的主要来源。而水性涂料是以水作溶剂或分散介质，涂料成膜后，挥发的绝大部分是水。因此，以水性涂料代替溶剂型涂料进行室内装饰，会大大地降低室内VOC的挥发量。(1)向水性化方向发展51

(2)向高性能方向发展

作为涂料的一种理想性能，不仅是要保护底材，而且要赋予底材本身无法表现的特殊性能。防虫防霉涂料主要是在保持涂料装饰性的前提下，添加具有生物毒性的药品制成的涂料。目前防腐蚀涂料的品种有环氧、环氧酚醛、环氧沥青等环氧类、聚氨酯和氯化橡胶等产品。其中氯化橡胶作为防腐蚀涂料已广泛应用于各种海洋构筑物。(2)向高性能方向发展52

(3)向高施工应用技术方向发展

涂膜能否充分发挥其预期的功能效果，与使之形成涂膜的施工技术关系很大。我国在涂装施工技术方面与发达国家的差距较大。弹性聚合物水泥（EPC）防水涂料是近年来欧、美等发达国家兴起的一种新型防水材料，它是用高聚物对特种水泥改性、并辅以多种助剂，采用特殊工艺制备而成。这种材料既有水泥类无机材料的Fig.1EPCapplicationexamples物理力学性能，又有橡胶类材料良好的弹性和变形性能，具有防水、防潮、抗裂、耐腐蚀、黏结力强等特点，是传统防水材料的更新换代产品，并可根据工程需要配制成各种色彩。(3)向高施工应用技术方向发展Fig.1EPCapp53瑞典研制出一种硅藻土涂料，能吸收带臭味的分子，而这些分子难以靠通风来排除，从而达到净化空气的目的；美国也利用硅藻土制成了颜色随室温变化的涂料，具有调光性能；利用一种特殊的陶瓷粉做填料制成的涂料，能够辐射出有利于人体健康的红外线。瑞典研制出一种硅藻土涂料，能吸收带臭味的分子，而这些分子难以542.玻璃吸热玻璃或热反射玻璃都是以吸收或反射的方式遮避太阳辐射热，但传热系数却很高。将这两种玻璃与普通玻璃组合，中间封入特殊气体做成中空玻璃，其传热系(1)吸热中空玻璃或热反射中空玻璃数大大降低。这种复合玻璃既能使太阳辐射的进入得到适当控制，又有较好的保温性能。2.玻璃吸热玻璃或热反射玻璃都是以吸收或反射的方式遮避太阳55(2)低辐射中空玻璃这种玻璃也由低辐射与普通玻璃复合而成。由于低辐射中空玻璃对于太阳光的高透过率和对于长波辐射的高反射率，使其具有极好的保暖性能，适合于以采暖为主的寒冷地区使用。(2)低辐射中空玻璃56(3)低辐射-热反射中空玻璃将热反射玻璃放置在外侧，低辐射玻璃放置在内侧复合而成。它既能极好地遮避太阳的辐射热，又具有极低的传热系数，是一种理想的组合。(3)低辐射-热反射中空玻璃57(4)硅气凝胶特种玻璃硅气凝胶是一种聚合物，外观如同有机玻璃，轻质透明而坚硬，是一种效能特别高的保温、隔热材料，其保温性能比同样厚度的泡沫塑料大4倍，在未来的玻璃产品中掺入硅气凝胶，可使门窗的保温性能大幅度提高。(5)太阳能光电玻璃在建筑中，当今最先进的太阳能技术就是创造透明的太阳能光电池，用以取代窗户和天窗上的玻璃。如日本的一些商用建筑中，已试验采用半透明的太阳能电池将窗户变成微型发电站，将保温-隔热技术融入太阳能光电玻璃。(4)硅气凝胶特种玻璃581.氟氯烃所产生的(氯)原子是破坏大气臭氧最主要的物质。2.为了描述氟利昂对臭氧层的破坏能力和产生温室效应作用的大小，目前采用两个参数值作为判断标准：ODP值，即臭氧消耗潜能值，GWP值，即全球增温潜能值。3.目前以（ODP小于0.05）和（GWP小于0.5）两项指标作