苯乙烯和聚苯乙烯及其环境问题_周仕东

50 倍 。 将可发性珠粒在 100 ℃左右下预发泡 , 然后 放在一定的模具内 , 即可加热成型 。聚苯乙烯泡沫
塑料具有隔热 、隔音 、耐低温的性能和质轻 、有弹性 、
吸水性小等优点 。该产品在建筑 、制冷 、包装等行业
广泛用做隔热 、隔音 、保温 、防震材料等 。
近几年在美国 、欧洲等国家和地区的发泡胶产
左右)。
的问题 。 欧盟也要求各成员国回收包装废弃物达到
白色污染的罪魁祸首并不是餐盒本身 , 而是没能 50 %～ 65 %, 完成可持续利用 。我国目前利用率比较
很好地回收再利用 。
低 , 大多是低质量的利用(热回收)。可利用的空间非
发泡聚苯乙烯是一种优良的材料 , 如果能再生循 常大 。
根据以上几个环节的分析 , 可以得出这样的结 论 :聚苯乙烯发泡餐具在生产 、运输储存和使用过程 中 , 不会产生也不可能沾染产生二 英的物质 。
另外 , 目前发现苯乙烯以其自然状态存在于许 多食品当中 , 科学研究表明 , 在所选测的 12 种样品 食物中, 8 种食品显示含有苯乙烯, 它们分别是牛 肉 、咖啡豆 、花生 、小麦 、燕麦 、桂圆 、草莓和水蜜桃 。 测试结果证明苯乙烯是组成食品的成分之一 , 因而 食品加工过程中苯乙烯的出现不应归咎于苯乙烯包 装 、储藏容器和预发材料的使用 。 2 .3 聚苯乙烯发泡物品是环境友好材料
品由原始的白色已趋向于五彩缤纷的颜色 。 其特点
是色泽稳定和鲜艳 、抗拉强度高 、耐冲击 、耐用 。 可
制成头盔 、电器包装 、车辆防撞杆 、模型飞机 、水上玩
具以及吸引顾客的各色包装箱 、盒等产品 。 有色发
泡胶产品除了与白色发泡胶产品具有同样质轻 、耐
冲击等优点外 , 它还有以下 2 个特点 :有色发泡胶产 品可以提高产品的高贵 、美观 、独特形象 , 有利产品
的促销 ;有色发泡胶产品 , 尤其是深色的箱盒有很好
的耐污性 , 可以多次使用 。
2 .2 聚苯乙烯发泡餐具不含“二 英”
有报道称 :聚苯乙烯发泡餐具在 65 ℃以上的温
度中就会产生“二 英” , 吃一顿热盒饭或开水冲泡
一碗方便面的同时 , “二 英”也被身体吸收了 。 另
外 , 泡沫餐具废弃物焚烧处理也会放出“二 英” 。
用空气液相氧化制得乙苯氢过氧化物 。 再将丙烯与
乙苯氢过氧化物反应制得 α-苯乙醇和环氧丙烷 。
把 α-苯乙醇进行脱水可以制得苯乙烯 。其反应方
程式为 :
C 2H 5
+ O2
CH CH3 O OH
1 .3 包装贮运以及危险特征 因为苯乙烯易燃 , 属于二级易燃品 , 包装的铁桶
外应有“易燃物品”标志 。其自身会发生聚合反应并 可能而引起爆炸 , 所以在桶中要加入适量阻聚剂(对 -叔丁基邻苯二酚或对苯二酚)。 不能在日光下直 接曝 晒(应保存在 25 ℃以下), 应隔绝热 源以及火 种 , 与氧化剂和酸类物质分开存放 。 搬运过程中要 轻 。本品有毒(毒性比苯弱), 体积分数在 5 ×10-5 时 , 就会使人感到不快 , 随着浓度的增高 , 刺激性会 增大 , 可刺激皮肤和呼吸道 。 空气中最高允许浓度 为 1 ×10-4(体积分数)。 1 .4 用途
物质 。它完全燃烧后 , 生成二氧化碳和水 , 不产生有 成型加工商的大力支持下 , 再生资源化利用率 1998
害气体 。有时燃烧时产生的黑烟是空气不足导致燃 年达 31 %, 2000 年将达 35 %。 美国 80 年代曾大力
烧不完全而产生的碳黑(含碳量较高的缘故 , 约 90 % 推广可降解塑料 , 但现在反而组织回收来解决废弃物
2001 年 4 月 17 日在长江口发生了苯乙烯泄漏 事故 , 该事故已经被证实为有史以来 , 世界上发生的
最大一起海上苯乙烯泄漏事故 。给当地的水产业带
来了严重的危害 。 苯乙烯是重要的化工原料 , 以其 为单体可以生产多种聚合物(苯乙烯聚合后毒性消
失), 这些聚合物在日常生活 、生产中正广泛地使用
2003 年第 5 期 化 学 教 育
·1·
化学与社会
苯乙烯和聚苯乙烯及其环境问题
周仕东
(东北师范大学化学学院 吉林长春 130024)
摘要 苯乙烯是重要的化工原料 , 可以生产多种产品 , 其中一次性泡沫包装和饭盒用途较大并 存在着较大的争议 。 本文在介绍苯乙烯的基础上 , 重点讨论了聚苯乙烯的用途和相关的环境保护问 题。 关键词 苯乙烯 聚苯乙烯 环境
因为在苯乙烯分子中双键可以发生聚合反应 , 因此而倍受瞩目 。 它可用来制造塑料 、树脂 、橡胶 、 聚脂和乳胶漆等物质 。 广泛用于制备各类仪表与电 讯器材的外壳 、零件以及大量日用品等 。 与丙烯氰 制得的工程塑料具有优良的耐热 、耐化学腐蚀和机 械性能 。 与丁二烯反应可制得丁苯橡胶 , 主要用于 制造轮胎胎面胶 、胶带 、胶鞋以及其他 多种橡胶制 品 。另外 , 还可以制备各种离子交换树脂以及医药 等。
“二 英”属强致癌物质 , 本来 , 发泡餐具由于不
易降解会对环境造成污染而被政府宣布将要马上淘
汰 , 现在又被报道会产生“二 英” , 使其更加倍受公
众的关注 。
“二 英”产生的基本条件是含氯物质和高温焚
烧 , 聚苯乙烯发泡餐具是否真的能产生“二 英”呢 ?
我们从生产和使用过程等方面来分析它产生或沾染
1 .2 生产工艺
方法 1 :乙苯催化脱氢法 。乙苯在温度 550 ℃～ 560 ℃时 , 在三氧化二铁为主催化剂 , 以氧化铬 、氧化 铜等做助催化剂条 件下制取苯乙 烯 。 其反应 式如
下:
C 2H 5
CH CH2
催化剂 550 ℃～ 560 ℃
+ H2
方法 2 :乙苯 、丙烯共氧化法 。 以乙苯为原料 ,
目前召开的全国 纸模行业发展研讨会传出消 息 :我国将会在近期全面禁止生产使用一次性发泡 塑料餐具 , 纸浆模塑制品将成为新的替代产品 。 但 这项看似有消除白色污染的环保行动 , 却遭到中国 塑料加工工业协会的一致反对 。 他们认为 , 此举无 论对环保还是对企业都将造成巨大的损失 。
据了解 , 一次性快 餐盒 80 年 代初才从 国外引 进 , 目前国内已有 120 条生产线 , 耗资 8000 多万美 元 , 淘汰一次性快餐盒也就意味着淘汰这些生产线 , 如此巨大的经济损失令人痛心 。 以纸代塑的目的在 于消除白色污染 , 但即使是纸餐盒也必须走回收的 道路 , 因为它的降解性能并不好 , 而且由于掺加了防 油防水剂 , 回收后再造纸 需添加一些特殊 的设备 。 另外 , 从纸餐盒的整个加工过程看 , 其原材料消耗 、 能耗 、水耗 , 以及废气 、废水的排放量都远远高于目 前使用的一次性快餐盒 。 由此看来 , 这些“环保”替 代餐盒未必真环保 。
是单靠几门课程就能达到好的效果 , 本身也是一个 长时间熏陶的过程 , 在高师化学专业培养学生 CAI
吸收新知识 , 培养新能力的过程 , 需要时间的投入 。 的能力应以中学化学教育教学和高师化学专业的实
引导部分学生进行 CAI 科研 , 有助于树立正面学习 际出发 , 做好引导工作 。
榜样 , 活跃学习研究气氛 。 此外还可采取微格教学 、说课等方式 。 微格教
2 发泡聚苯乙烯与环境的关系
以苯乙烯为单体可以制备多种物质 , 其中聚苯 乙烯是重要的生产和生活用品 。 聚苯乙烯分为通用 级聚苯乙烯 、发泡级聚苯 乙烯和冲击级聚 苯乙烯 。 本文重点介绍发泡级聚苯乙烯 。
发泡级聚苯乙烯以过氧苯甲酰为引发剂 , 羟乙
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化 学 教 育 2003 年第 5 期
(上接第 2 页)
和纸的某些用途 , 如没有发泡聚苯乙烯的话 , 将需要 性塑料饭盒经过再生处理 , 可以生成约 0 .5 吨塑料再
更多的木材和纸 , 那将影响到森林资源 。
生粒子 , 其售价可达 2500 元/ 吨 。
发泡聚苯乙烯基本由碳和氢元素组成 , 不含有害
日本聚苯乙烯再生资源化协会在各原料商和各
着。
1 苯乙烯
1 .1 苯乙烯的性质
苯乙烯的英文名为 Sty rene , 化学式为 C8H8 , 结
构式为
CH = CH2 , 式量为 104 。 纯净的 苯乙
烯是无色 、透明 、易燃 、略带毒性 、有芳香味 、不溶于 水的液体 。易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂 。 熔点为 -30 .6 ℃, 沸点为 145 .2 ℃, 密度为 0 .909 g/ cm3 , 折 光率为 1 .5434 。 燃点为 34 ℃, 在空气中爆炸范围是 1 .1 %～ 6 .1 %(体积)。能发生氢化反应和卤化等反 应 , 能发生自聚反应 , 也能与其他单体聚合 。
文 , 我们已经开发了大学化学和中学化学部分教育 教学课件 , 目前 , 结合新教材的使用 , 正着手开发新
3 结束语
教材教学资源库 , 既为学生提供了实践的机会 , 又为
CAI 能力以信息技术为基础 , 信息技术的高速
他们在中学进行 CAI 教学 、科研打下了基础 , 受到 发展决定了 CAI 能力在未来仍可能是一个不断改
相比较而言 , 发泡聚苯乙烯是一种优良的材料 。 德国学科研究共同体在 1992 年研究了发泡聚苯乙 烯与纸浆模塑 、再生硬纸的寿命周期评价 , 得出的结 论是 :与之 相比 , 发泡聚 苯乙烯对地球 环境的影响 小 。这是因为 :
产品是发泡型 , 大部分空间填充的是空气 , 这样 可以节省宝贵的石油资源 。
发泡聚苯乙烯可以代替一些木材 (下转第 28 页)
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化 学 教 育 2003 年第 5 期
行 CAI 教学科研的基础 。 通过毕业论文时 期全身 学与说课中引入 CAI 有助于应用 、培养和检验学生
心的投入 , 以提高学生 CAI 能力 。 利用学生毕业论 的 CAI 能力 。
基纤维素为分散剂在 85 ℃～ 90 ℃下制得颗粒产品 。
反应式为 :
CH -CH2
CH -CH2
n
CH CH2
发泡剂 (可发性聚苯乙烯)
2 .1 发泡聚苯乙烯的作用 聚苯乙烯为白色或者无色透明珠状颗粒 , 可以
任意着色 , 经用低沸点烃类发泡剂浸渍即可成为可
发性珠粒 。 受热 90 ℃～ 110 ℃时 , 体积可增大 5 至
过程中 , 滑石粉主要用于吸收热量 , 无化学反应 ;丁 烷发泡剂被包覆在熔融的聚苯乙烯树脂中 , 膨胀成 为泡空 。
从聚苯乙烯发泡餐具运输储藏 、使用过程来分 析 :聚苯乙烯发泡餐具是与食品直接接触的容器 , 其 卫生性条件符合国标 GB13119 -91 , 而对其包装和 储藏运输都有严格的要求 。 在装盛热饭菜时 , 温度 也超不过 100 ℃。
了师生的欢迎 。
变的概念 , 如一年来我们开始朝网络化方向发展 , 在
同时成立 CAI 兴 趣小 组 , 鼓励学 生进 行业 余 学生 CAI 培 养过程中 增加了网 络化 CAI 的 内容 。
CAI 科研 。兴趣是最好的老师 , CAI 能力的培养不 同时应认识到 CAI 能力培养的过程是一个需要较
学是把教学过程分解成许多细 微环节进行分 类研 究 , 从而使教师 掌握各种教学 技能的训练方 法[ 3] 。 说课指在备课后 、正式上课前这段时间内对教材 、教 学目标 、教学方法 、教学原则等做一个系统的口头阐
参 考 文 献 [ 1] 祝智庭 .师范教育如何应对教育信息化的挑战 .高教研究动态 ,
兴趣是最好的老师cai能力的培养不是单靠几门课程就能达到好的效果本身也是一个吸收新知识培养新能力的过程需要时间的投入引导部分学生进行cai科研有助于树立正面பைடு நூலகம்习榜样活跃学习研究气氛此外还可采取微格教学说课等方式说课指在备课后正式上课前这段时间内对教材学目标教学方法教学原则等做一个系统的口头阐和纸的某些用途如没有发泡聚苯乙烯的话将需要更多的木材和纸那将影响到森林资源发泡聚苯乙烯基本由碳和氢元素组成不含有害物质
二 英的可能性 。
从原料构成来分析 :聚苯乙烯发泡餐具的主要
原料有聚苯乙烯 、滑石粉 、硬脂酸钙和丁烷等 。聚苯
乙烯是单体苯乙烯在高温高压和催化剂作用下 , 密
封进行聚合反应 。 滑石粉是含结晶水的硅酸镁 , 起
成核剂作用 , 医用级 。硬脂酸钙起润滑剂作用 , 医用
级 。 丁烷是发泡剂 。
从工艺流程来分析 :聚苯乙烯发泡餐具的生产
2000 , (8) [ 2] 马国春 , 盛国定 , 任学宝 .化 学网络化学 习模式的 思考 .化学 教
学 , 2002 , (2) [ 3] 胡家会 , 张 永忠 .构 建面向 21 世纪高等 师范院校 教育实习 模
式 .高等理科教育 , 2000 , (3)
述 , 它是高师生理论联系实践的好环节 。 在微格教