01高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷02高分子材料的可持續(xù)發(fā)展Contents目錄高分子材料的分類廢舊高分子材料的來源高分子材料的環(huán)境負(fù)荷高分子材料的綠色制造廢舊塑料的回收再生廢舊橡膠的回收利用可降解高分子材料高分子材料的長壽命設(shè)計第五章高分子材料的環(huán)境生態(tài)化治理一、高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷高分子化合物又稱高聚物或聚合物，是由小分子單體聚合而成的相對分子質(zhì)量在10000以上的化合物。第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷高聚物原料高聚物粒料高聚物原料一、高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷為獲得實用性能或改善成型加工性能，一般需在高聚物中加入多種添加劑，即可獲得高分子材料。（如增塑劑、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑等）按用途第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷高分子材料塑料橡膠纖維涂料膠黏劑功能高分子材料塑料制品一、高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷橡膠制品纖維制品功能高分子材料涂料膠黏劑一、高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷熱塑性樹脂與熱固性樹脂的區(qū)別熱塑性樹脂線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，可溶可熔；加熱熔融后能塑制成一定形狀，經(jīng)冷卻固化成型；（物理變化）可反復(fù)多次成型加工；如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等熱固性樹脂三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶不熔；熱固性樹脂在制成最終產(chǎn)品前，通常為分子量較小的液態(tài)或固態(tài)預(yù)聚體，經(jīng)加熱或加固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化成型；（化學(xué)變化）不能反復(fù)成型加工；如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。一、高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷塑料的注射成型塑料的吹塑成型高分子材料的分類/二、廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷來源領(lǐng)域廢棄物品形式常見聚合物品種城市固體垃圾家用、商業(yè)活動和零售產(chǎn)生的垃圾，主要是一些塑料包裝制品、整理箱等。PE、PP、PS、PVC、PET等交通運輸領(lǐng)域塑料保險杠、油箱、橡膠輪胎、泡沫坐墊等。PP、ABS、PE、PU、PA等建筑行業(yè)領(lǐng)域管材、地板、窗框、電纜、瓷磚美縫劑等。PVC、PP等物流和大工業(yè)領(lǐng)域PE幾乎是二次包裝的專用材料，這類垃圾可以用來再生，制備高質(zhì)量的用品。PE等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域農(nóng)用地膜和棚膜，化肥、糧食的包裝編織袋，農(nóng)田水利管件，塑料繩索和網(wǎng)具。PE、PP、PA等家電行業(yè)領(lǐng)域電冰箱、電視機(jī)、攝像機(jī)、微波爐、電腦和通訊設(shè)備的外殼等。ABS、PC、PP等第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷高分子材料的分類/二、廢舊高分子材料的來源/高分子材料的環(huán)境負(fù)荷第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷數(shù)目龐大此部分內(nèi)容作為文字排版占位顯示（建議使用主題字體）降解困難處理棘手品種繁多廢舊高分子材料的特點高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/三、高分子材料的環(huán)境負(fù)荷高分子材料生產(chǎn)過程中的污染問題高聚物制備時的環(huán)境問題原材料所產(chǎn)生的廢氣；合成過程中產(chǎn)生的廢液；制備和加工時產(chǎn)生的廢渣加工過程中的環(huán)境問題使用重金屬添加劑引起的問題；氟氯烴（發(fā)泡劑）；殘留單體（如甲醛）；增塑劑（又名增塑劑）第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷高分子材料使用中的環(huán)境問題油漆中的苯系物、裝修板材中的游離甲醛高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/三、高分子材料的環(huán)境負(fù)荷廢舊高分子材料引起的環(huán)境問題引起環(huán)境和社會問題“白色污染”和“黑色污染”第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷白色污染黑色污染影響人和動物健康一只死去的信天翁，肚中有很多塑料垃圾。一條被漁網(wǎng)纏住的魚。高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/三、高分子材料的環(huán)境負(fù)荷第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷污染土壤和影響農(nóng)作物生長。廢棄農(nóng)膜廢棄農(nóng)膜高分子材料的分類/廢舊高分子材料的來源/三、高分子材料的環(huán)境負(fù)荷第一節(jié)高分子材料概況及其環(huán)境負(fù)荷高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展綠色高分子材料領(lǐng)域的閉環(huán)生命周期將可再生資源通過高效的催化策略轉(zhuǎn)化為綠色原料、單體、聚合物以及能夠規(guī)?；?yīng)的高分子材料產(chǎn)品，廢舊高分子材料產(chǎn)品可通過多種循環(huán)途徑回收為原料、單體、能量等再利用。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展一、高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計高分子材料的綠色制造包括聚合物的綠色合成原料、聚合物的綠色合成技術(shù)和高分子材料的綠色加工技術(shù)等幾部分。（一）綠色合成原料可再生生物基原料。常見的可再生原料主要有植物多糖、植物油、松烯/萜烯等，這些可再生原料制備的單體可進(jìn)一步合成高分子材料。催化劑。已報道的綠色催化劑主要有：綠色固體酸催化劑、分子篩催化劑、光催化劑及生物酶催化劑四類。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展一、高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（二）綠色合成技術(shù)高分子綠色合成的方法主要可歸納為三類，即改變聚合反應(yīng)中傳統(tǒng)的能量交換方式、改變催化劑和改變反應(yīng)條件。目前，這些合成方法主要有微波合成、超聲波合成、微生物發(fā)酵合成和電化學(xué)合成等。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展一、高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（三）綠色加工技術(shù)流體輔助加工輻射加工動態(tài)反應(yīng)加工一體化基于拉伸流變的綠色加工成型廢舊高分子材料的回收和再利用既能解決環(huán)境污染問題，也能實現(xiàn)資源的再利用，是實現(xiàn)“雙碳計劃”的必然選擇。熱電蒸汽單體原料廢舊高分子材料應(yīng)用成型加工合成樹脂化學(xué)循環(huán)物理循環(huán)能量循環(huán)廢舊高分子材料循環(huán)再利用過程示意圖第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計PET礦泉水瓶聚乙烯農(nóng)膜再生粒料滌綸PET瓶片第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（一）物理循環(huán)直接循環(huán)利用：不需經(jīng)過各類改性，將廢舊塑料經(jīng)過清洗、破碎、塑化直接加工成型或通過造粒后加工制成制品。優(yōu)點：工藝簡單、可直接處理成型，再生制品的成本低廉；缺點：再生料的制品力學(xué)性能下降較大，不宜制作高檔次的制品。廢舊塑料破碎助劑清洗、干燥分離擠出造粒成型加工再生料再生制品分選第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（一）物理循環(huán)改性循環(huán)利用，工藝復(fù)雜、制品成本高，制品使用價值高。物理改性法，即將再生料與其它聚合物或助劑通過機(jī)械共混，使再生制品的力學(xué)性能得到改善或提高，可以做檔次較高的再生制品；化學(xué)改性法，采用接枝、共聚或化學(xué)交聯(lián)等化學(xué)改性法在高分子鏈中引入其它鏈節(jié)和功能基團(tuán)，可制得性能優(yōu)異的新的高分子材料，使其附加值更高。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計物理改性增韌改性增強(qiáng)改性共混改性填充改性（一）物理循環(huán)改性循環(huán)利用改善回收塑料的抗沖擊性能。可添加熱塑性彈性體與回收料共混。改善回收塑料的拉伸強(qiáng)度?？商砑硬ＡЮw維等增強(qiáng)材料。與另一種高聚物共混。添加填充劑（也稱填料），改進(jìn)塑料制品的性能和降低成本。填料的品種很多，如碳酸鈣、木粉、玻璃纖維等。高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計木塑復(fù)合材料利用木質(zhì)纖維和回收塑料為主要原料，經(jīng)擠出、注塑或壓制成型而制得的復(fù)合材料。木質(zhì)纖維包括木材下腳料及木材加工中的鋸末以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的麥秸、稻殼等。/v?pd=wisenatural&vid=11876505563336506411木塑復(fù)合材料第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計秸稈刨花稻殼鋸末木質(zhì)纖維廢舊農(nóng)膜廢舊飲料瓶木塑復(fù)合材料再生塑料第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計多次物理循環(huán)后，塑料的性能會變差。有些混雜塑料不可分離或分離代價很高。廢舊熱固性塑料不易進(jìn)行物理循環(huán)。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（二）化學(xué)循環(huán)在有氧或無氧條件下，經(jīng)熱或水、醇、胺等物質(zhì)的作用使高分子發(fā)生降解反應(yīng)，形成的低分子量產(chǎn)物，可進(jìn)一步利用。常見的有解聚、熱裂解、加氫裂解和氣化。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展低分子氣體液體固體氫氣、乙烯、丙烯、甲烷等汽油、柴油、煤油等蠟、焦炭等高分子化學(xué)反應(yīng)高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（二）化學(xué)循環(huán)1、解聚解聚是指將高分子材料降解成單體或低聚物，可再聚合為原始材料或轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)品的方法，對逐步聚合型高聚物來說，解聚可分為水解、醇解等。醇解法是利用醇類的羥基來醇解某些聚合物及回收原料的方法。這種方法可用于聚氨酯塑料、聚酯塑料等的回收。水解法適用于含有水解敏感基團(tuán)的高聚物，這類高聚物多由縮聚反應(yīng)制得，水解反應(yīng)實質(zhì)是縮合反應(yīng)的逆向反應(yīng)。這類聚合物有聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰胺。解聚法目前存在著分解速度慢、副反應(yīng)多、單體和催化劑難以分離等問題。氨酯鍵酯鍵酰胺鍵高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計PET的甲醇解聚反應(yīng)式第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（二）化學(xué)循環(huán)2、熱裂解裂解爐廢舊高分子材料熱裂解：是指在無氧或有氧氣氛下，大分子在熱作用下裂解成小分子的過程。裂解產(chǎn)物的組成依賴于裂解條件，如溫度、壓力、時間、氣氛等。燃料油炭黑裂解氣高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計一、廢舊塑料的循環(huán)回收再生/二、廢舊橡膠的循環(huán)回收利用/三、可降解高分子材料/四、長壽命設(shè)計第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展2、熱裂解廢舊聚苯乙烯（PS）塑料裂解生產(chǎn)苯乙烯反應(yīng)器接收瓶阻聚劑成品分餾冷凝器阻聚劑物料催化劑第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（三）能量循環(huán)對于一些高度混合、不可以經(jīng)濟(jì)回收的、嚴(yán)重污染的廢舊高分子材料，通過燃燒利用其熱能是最好的解決方法。廢棄物氣體、粉塵處理后填埋處理后排放焚燒爐殘留物能量回收第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（三）能量循環(huán)廢舊塑料作為燃料回收具有多種優(yōu)點：可有效處理廢舊高分子材料；焚燒后的廢棄物質(zhì)的質(zhì)量和體積可減少90%；有助于廢舊高分子材料中有毒物質(zhì)的消除，減少環(huán)境污染；該方法特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、已老化降解及含有毒殘留物的高分子材料制品作為能源回收利用；操作簡單、成本低且效益高。某些塑料燃燒時會產(chǎn)生有害物質(zhì)，所以如何做到保護(hù)環(huán)境、不致產(chǎn)生二次公害是熱能利用的關(guān)鍵。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計案例與討論（一）：外賣造成的環(huán)境問題如何解決？“外賣塑料袋三天覆蓋一個西湖、外賣盒一天堆出770個珠穆朗瑪峰”的說法或許危言聳聽，但據(jù)高校研究團(tuán)隊調(diào)研發(fā)現(xiàn)2020年外賣中塑料垃圾重量約160萬噸。無害化處理160萬噸塑料垃圾約花費24.5億元。外賣垃圾產(chǎn)生的“白色污染”過度包裝的外賣第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計“限塑令”國務(wù)院辦公廳下發(fā)的《關(guān)于限制生產(chǎn)銷售使用塑料購物袋的通知》生效時間：2008年6月1日主要內(nèi)容：在全國范圍內(nèi)禁止生產(chǎn)、銷售、使用厚度小于0.025毫米的塑料購物袋。在所有超市、商場、集貿(mào)市場等商品零售場所實行塑料購物袋有償使用制度，一律不得免費提供塑料購物袋?！敖芰睢眹野l(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部等9部委聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于扎實推進(jìn)塑料污染治理工作的通知》生效時間：2021年1月1日主要內(nèi)容：重點城市的商場、超市、藥店、書店等場所，餐飲打包外賣服務(wù)以及各類展會活動中，禁止使用不可降解塑料購物袋。全國范圍餐飲行業(yè)禁止使用不可降解一次性塑料吸管小貼士：“限塑令”與“禁塑令”案例與討論（二）：廢棄口罩如何處理？上海某地鐵口外市民一小時撿了367個廢棄口罩野生獼猴正在啃咬路人丟棄的口罩根據(jù)海洋保護(hù)組織OceansAsia發(fā)布的報告，2020年全球共生產(chǎn)了520億只口罩，其中至少有15.6億個被亂丟流入海洋中，相當(dāng)于產(chǎn)生了4680噸~6240噸的海洋垃圾。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計聚丙烯（PP）氨綸、錦綸、滌綸等聚丙烯（PP）聚丙烯（PP）鋁塑鼻夾條案例與討論（二）：廢棄口罩如何處理？第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/二、廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（一）直接循環(huán)廢舊橡膠的直接循環(huán)利用是在不經(jīng)過化學(xué)變化（如再生、熱分解）或在其形狀不發(fā)生重大改變（如膠粉）的情況下，利用其原形或通過部分改制、修補而重新利用的方法。直接循環(huán)利用主要包括翻新和原形改制。翻新輪胎原形改制原形改制第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/三、廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（二）間接循環(huán)間接循環(huán)利用是將廢舊橡膠通過物理或化學(xué)方法加工而制得系列產(chǎn)品利用。間接利用主要有生產(chǎn)再生橡膠、制備膠粉、熱分解回收化學(xué)品和熱能利用等方式。1、再生橡膠再生橡膠是由廢舊橡膠制品或硫化橡膠經(jīng)破碎、除雜質(zhì)（纖維、金屬等），再經(jīng)物理、化學(xué)處理消除彈性，重新獲得類似橡膠的剛性、黏性和可硫化性的一種橡膠代用材料。（使部分分子鏈和交聯(lián)點斷裂）切膠粉碎精煉再生洗膠再生橡膠/v_show/id_XNzE3MTU2MjE2.html高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/三、廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（二）間接循環(huán)2、制備膠粉由已硫化的廢舊橡膠經(jīng)打磨或進(jìn)一步改性活化制得的粉狀膠料，可改善其摻用制品的力學(xué)性能。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/三、廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展粒徑/mm應(yīng)用范圍1.0~6.0（粗膠粉）與聚氨酯混合用于運動場、網(wǎng)球場、健身房地坪、學(xué)校操場等的鋪設(shè)；制造地磚及隔音、隔熱材料0.5~1.0（粗膠粉）作再生膠原料及與瀝青混合做鋪路材料0.3~0.5（細(xì)膠粉）10%~20%配合量直接與生膠摻用<0.3（精細(xì)膠粉）可以100%配合量用于制造實心輪胎和減振橡膠制品等<0.02（超細(xì)膠粉）可以100%配合量用于輪胎胎面而不影響其力學(xué)性能高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/三、廢舊橡膠的回收利用/可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計可降解高分子光-生物共降解高分子光降解高分子生物降解高分子與光敏單體共聚添加光敏劑天然高分子：纖維素、淀粉、木質(zhì)素共混型高分子：PE、PP、PVC等與淀粉共混合成高分子化學(xué)合成——聚乳酸、聚己內(nèi)酯生物合成——聚酯添加光敏劑、生物降解劑等開發(fā)可降解高分子材料可從源頭減輕廢舊高分子材料造成的環(huán)境負(fù)荷。高分子材料的降解：高分子材料暴露在熱、機(jī)械、光、輻射、生物及化學(xué)物質(zhì)等環(huán)境下，大分子中的化學(xué)鍵斷裂，并由此引發(fā)的一系列材料老化、性能劣化的過程，該過程包括多種物理的和化學(xué)的協(xié)同作用。第二節(jié)高分子材料的循環(huán)利用與生態(tài)化發(fā)展高分子材料的綠色制造/廢舊塑料的回收再生/廢舊橡膠的回收利用/四、可降解高分子材料/高分子材料的長壽命設(shè)計（一）光降解高分子材料光降解機(jī)理光降解塑料中的高聚物吸收太陽光中的紫外線，使聚合物發(fā)生水解、胺解、酸解、氧化等化學(xué)反應(yīng)，致使聚合物分子鏈斷裂，分子量變小，性能變差。光降解塑料（在塑料中加入光敏性物質(zhì)）一種是在塑料中添加光敏劑；另一種是采用含羰基的光敏單體與常規(guī)的結(jié)構(gòu)單體共聚，以光敏單體的加入量控制聚合物的降解時間。局限性：（1）日光作