石油枯竭后,拿什么生产塑料?( 三 )


石油枯竭后,拿什么生产塑料?



当然这里面最重要的就是高效聚合催化剂的开发,并且还需要考虑一个实际的问题,就是这些催化剂要足够高效,也就是生产催化剂所产生的二氧化碳一定要远小于它们所能聚合的二氧化碳的量,否则得不偿失 。 对于这些催化剂的开发,美国康奈尔大学的Coates, Geoffrey W.教授、我国大连理工大学的吕小兵教授、英国帝国理工学院的Charlotte Williams教授都作出了卓越的贡献 。
变废为宝在资源短缺的时代实在一个高招,所以化学家也盯上了其他常见工业废料 。 亚丽桑那大学的一些化学家就盯上了硫磺 。 这玩意大家都知道,不光火山口附近有,工业上每年要产生6000万吨左右的单质硫 。 一般是工业脱硫过程中的废弃物 。 在化工厂中常年堆积如山 。
石油枯竭后,拿什么生产塑料?



这些化学家觉得这么多硫磺堆着实在是浪费,就发现在熔融状态下可以将其与烯类单体共聚,将它们做成了聚合物材料,这是绿色化学的一个典范 。
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5. 纤维素等多糖类天然高分子
纤维素类在自然界中可以说是取之不尽、用之不竭的 。 广泛存在于草本植物、木本植物、细菌等等 。 近些年来发现纯度较高的纤维素纳米晶体的抗张强度优于钢铁,甚至比Kevlar纤维(防弹背心的主要成分)还要好 。 IBM公司在考虑将纤维素作为热固性体中玻璃纤维增强剂的替代材料 。
此外,纤维素也是单糖的重要来源,这样在生物发酵时候就可以不用甘蔗啊玉米啊这些粮食了,直接割些野草来就够了 。
纤维素的性能跟它的结构有着重要的关系,由于分子间存在大量的氢键,再加上分子间的超分子作用力使得在物理形貌上呈现纤维状的结构,使得材料力学性能优异 。 但是这也给加工造成了困难,由于氢键太强作用,加热到分解它也不会熔融 。 好在近年来发现这东西能溶于离子液体 。
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其他类似的多糖类聚合物,比如甲壳素(就是虾类、甲壳虫类身上硬壳的主要成分)、壳聚糖(脱乙酰基的甲壳素)、淀粉类,以及木质素、木质素纤维,都是化学家们的重点研究对象,已经取得了不错的研究成果 。
好了,说了这么多好听的,也要泼点冷水了 。 可再生资源聚合物虽然前景广阔,但是要想全面实现产业化阻碍也不小 。
最实际的问题,就是生产成本问题 。 虽然企业家们天天被变来变去的石油原料化学品价格搞得焦头烂额,但是平均起来还是比全新路线的可再生聚合物明显便宜 。 就如同前面所说,在还没有火烧眉毛的时代,大多数企业,尤其是中小型企业,其实并不愿意去改变生产工艺,今朝有酒今朝醉嘛 。 另一方面,生产成本的提高也就意味着终端产品价格的提高,并不是所有人都会为了绿色产业发展而买这笔账 。
其次,那些新型结构的高分子材料,它们的性能跟现有的产品是否有足够的可比性?尤其是很多生物基原料中氧元素的含量是比较高的,与传统的聚乙烯、聚丙烯类全碳链聚合物相比更加易燃、热稳定性和水解稳定性也更差 。 这些都是要考虑的问题 。
再次,从上面所述的也可以看出来,生物基的方法很多是要使用粮食的 。 这个问题就比较严峻了,全世界还有那么多人食不果腹,尤其是非洲弟兄们还处于水深火热之中,又要把粮食分去一部分来用于化工生产,你让非洲兄弟怎么想?何况本来世界上用于生产粮食的耕地就少的可怜 。 因此,尽可能少地占用耕地,尽可能不使用粮食作物作为原料来源都是要面临的问题 。

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