李伯耿說,聚合物材料不僅性能和功能范圍廣,而且制造、加工與應用的能耗都相對較低,其對金屬和無機非金屬材料的替代不僅是過去100年材料工業(yè)的發(fā)展主流,而且仍然是未來化工材料的發(fā)展趨勢。但傳統(tǒng)的聚合物生產(chǎn)依賴于石油、煤等礦物質資源,先形成單體,再制成聚合物?傻V物質資源有其自身的局限性,比如,生長周期漫長,終有一天會枯竭,且其開采、加工直接或間接地影響環(huán)境,會產(chǎn)生二氧化碳、酸雨及溫室氣體。加之近年來油價不斷上漲,因此,應用生物質資源和二氧化碳等可再生資源的呼聲不斷高漲。
李伯耿說,將生物質制成聚合物單體,要求產(chǎn)品結構清晰、組成純凈。物理和化學方法一般能耗高、產(chǎn)率低,且過程污染較嚴重,因此往往作為生物轉化法的輔助手段。生物轉化的酶極為重要,隨著基因工程、細胞工程、酶工程技術的不斷發(fā)展,人類能夠制造出具有較高穩(wěn)定性和容忍性的微生物,并從中提取出所需要的酶。
目前,已批量生成的二氧化碳基聚合物包括:二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物。李伯耿指出,開發(fā)可活化二氧化碳反應的催化劑體系是關鍵。此外,抑制副反應和進一步提高性能也是有待解決的問題。
李伯耿說:“過程生態(tài)化的一個永恒的主題就是節(jié)能、環(huán)保,而相對其他化工過程,絕大多數(shù)聚合過程較為環(huán)保!睆木G色合成的基本原則和主要手段來考量,首先,聚合物生產(chǎn)過程基本都是管道化的;在溶劑的無害化方面,懸浮聚合、乳液聚合、水相沉淀聚合、液相本體聚合、氣相聚合技術等均已成熟,超臨界二氧化碳中的聚合反應正在發(fā)展中;在原料無害化方面,非光氣法合成聚氨酯、聚碳酸酯也都已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。
在談到聚合過程的難點與重點時,他認為,聚合過程研究開發(fā)主要有兩個難點:首先是大多數(shù)聚合反應是強放熱,但聚合反應體系傳熱性能較差,往往制約了聚合過程效率;其次是聚合產(chǎn)物的分離與純化,聚合過程的能耗多來自于它。人們已經(jīng)在傳熱過程的強化、非均相聚合方面取得了大量的成果。他表示,用同樣的原料制成高性能、高附加價值的產(chǎn)品,廣義地說,也是節(jié)約資源。目前,產(chǎn)品的高性能化已經(jīng)成為聚合過程研究開發(fā)的重點。譬如,聚烯烴領域的相對分子質量雙峰分布技術、反應器內(nèi)合金化技術、多區(qū)流化床反應器技術等。
產(chǎn)品的生態(tài)化是最后一個環(huán)節(jié),較為典型的生態(tài)化聚合物產(chǎn)品包括生物可降解聚合物、粉末涂料、水性涂料、水性油墨等。李伯耿強調,生物可降解聚合物不等于生物基聚合物,因為生物基聚合物有一些是不可降解的。今后幾年,生物可降解聚合物的大發(fā)展還有賴于高性能化(共聚、結構調控)、低成本化以及政府的大力支持。
- 西南林大杜官本教授/楊龍研究員、東北林大陳文帥教授 EEM:基于細胞壁聚合物修飾工程的超強、阻燃、環(huán)保竹基復合材料 2025-07-22
- 南京大學成義祥教授等 Angew:原位光聚合手性共組裝液晶剛性網(wǎng)格發(fā)光體應用于CP-EL的EMLs材料 2025-07-15
- 中南民大張道洪/許澤軍團隊 AFM:用于防偽的刺激響應性可回收室溫超長磷光(RTP)聚合物 2025-07-15
- “青島市生態(tài)化工重點實驗室—省部共建國家重點實驗室培育基地”建設計劃論證會舉行 2010-04-06
- 浙江大學高超教授團隊 《Nat. Commun.》:無溶劑熱塑性發(fā)泡法制備超彈性石墨烯氣凝膠 2025-07-09
- 浙江大學吳晶軍、方子正團隊 Adv. Mater.:3D打印超強韌可修復彈性體 2025-07-07
- 浙江大學劉昭明研究員團隊 Matter: 無機離子分子交聯(lián)劑實現(xiàn)彈性體剛度與韌性的協(xié)同提升 2025-06-05