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)大學制藥與生物工程學院， 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)大學制藥與生物工程學院， 214400）

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

高分子材料；綠色化學；原料；催化劑；安全

0 引言

進入二十一世紀以來，人們的環(huán)保意識越來越高，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，我國關(guān)于綠色化學的研究已經(jīng)取得了巨大的成果。綠色化學的主要研究方向主要有兩個，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，同時可以重復(fù)使用，最大限度地降低材料對環(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

高分子化學材料本身無毒化的特點主要體現(xiàn)在回收利用方面，高分子化學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，高分子材料必須對人體及動物無毒副作用，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，我國已經(jīng)試驗了許多高分子單體的綠色合成方法，比如有機玻璃的單體基化制備方法，該方法的制備利用率達到100%，丙酮經(jīng)睛化一硫酸醇解法制備方案的利用率只能達到46%，而且這種方法會使用腐蝕性強的硫酸。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)，該種制備過程中會產(chǎn)生廢氣氮氧化物，對環(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部分，制備過程中需要使用氯氣，生產(chǎn)結(jié)束后會排放大量的氯化鈣，造成嚴重的環(huán)境污染，目前國內(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)在綠色化學的研究熱點，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80年代，荷蘭科學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，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材料，真正意義上實現(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材料的原料問題，但聚乳酸內(nèi)材料的研究仍然存在一個潛在安全性問題，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)得到美國化學學會的認可，當然有很多學者認為辛酸亞錫具有較強的生理毒性，生物降解材料的合成酶催化過程完全符合綠色化學的標準，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)的原子利用率達到100%，但該種材料的安全性還值得考量，綠色化學高分子材料的制備過程需要使用各種穩(wěn)定劑、增塑劑、增強劑等，這些添加劑對環(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)成為綠色化學的研究重點課題。

5 應(yīng)用安全性

目前，我國已經(jīng)研究了很多環(huán)境惰性高分子化學材料，這些材料的處理代價很高，對環(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。高分子綠色化學材料的安全應(yīng)用必須滿足以下幾點：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，還可以對這些化學材料進行分類，不同的化學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，因此需要建立完善的廢棄物回收標準，提高材料的循環(huán)利用率；②對于某些可以被循環(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)當避免這些惰性高分子材料流入環(huán)境循環(huán)中；③對無法回收利用的環(huán)境惰性高分子材料，應(yīng)當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，2012.

［2］張玲芝.新型纖維素熒光材料的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究［D］.武漢大學，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，2009.