八复合材料与环境PPT课件

定目的通过物理关
系结合在一起的具有共同特性（功能）的 一组零部件和子装配体的集合。广泛采用 标准化、模块化的零部件更重要的是设计 时就应充分考虑产品报废时的回收利用。
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⑨绿色包装设计 绿色包装技术就是从环境保护的角度，
优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃 物产生最少。
如：设计完全不涂漆的电视机，消除酸洗磷化过 程中产生的环境污染物，以及设计完全不使用电 池的遥控器等。
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④节能设计 设计合理的产品结构、功能、工艺或利用 新技术、新理论使产品在使用过程中消耗 能量最少、能量损失最少。
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⑤可折卸性设计 可拆卸性设计的基本要求，就是产品在
设计时充分考虑到产品报废后较多的零部 件拆卸方便，便于回收与再利用，从而达 到节省成本，减少污染，保护环境的目的。
用键盘做的椅子用键盘做的椅子用废旧光碟做的椅子用废旧光碟做的椅子15发展用于治理环境的材料发展用于治理环境的材料颗粒状吸附和催化材料颗粒状吸附和催化材料纤维状吸附材料纤维状吸附材料膜状选择分离材料膜状选择分离材料制造与环境相容的材料制造与环境相容的材料生物降解材料生物降解材料无毒副作用的耐久性材料无毒副作用的耐久性材料能循环使用的材料能循环使用的材料16社会环境科技法律政策自然环境材料系统产品服务废气废液废物作用影响物质文明精神文明资源能源影响材料与环境的关系图材料与环境的关系图178383原料制备原料制备产品制造产品制造使用及再生利用使用及再生利用废弃物处理废弃物处理环境负荷最小环境负荷最小有利于人类健康有利于人类健康18tescoadopts100degradabletescoadopts100degradableplasticbagsplasticbags198484绿色制造绿色制造greenmanufacturinggreenmanufacturing是一个是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式其目标是使得产品从设计制造模式其目标是使得产品从设计制造包装运输使用到报废处理的整个生命包装运输使用到报废处理的整个生命周期中对环境负面影响最小资源利用周期中对环境负面影响最小资源利用率最高并使企业经济效益和社会效益协率最高并使企业经济效益和社会效益协调优化
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• 人类正在疯狂地向地球索取。我们把地球 钻得千疮百孔，我们污染了河流，海洋和 空气，我们拥挤在一起，用钢筋和水泥筑 起稀奇古怪的建筑，将这样的场所美其名 曰城市，我们在这样的城市里放纵着自己 的欲望，制造着永难消解的垃圾。
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• 与乡下人比起来，城里人是有罪的；与穷人 比起来，富人是有罪的；与老百姓比起来,官 员是有罪的……与不发达国家比起来，发达 国家是有罪的，因为发达国家的欲望更大， 发达国家不仅在自己的国土上胡折腾，而且 还到别的国家里，到公海上，到北极和南极， 到月球上，到太空里去瞎折腾。地球四处冒 烟,浑身颤抖，大海咆哮,沙尘飞扬,旱涝不均 等等恶症候，都与发达国家在贪婪欲望刺激 下的科技病态发展有关。
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对高分子进行绿色合成有几点要求：
一是合成中不产生毒副产物，或者有毒副产物的无 害化处理；
二是采用高效无毒化的催化剂，提高催化效率，缩 短聚合时间，减少反应所需的能量；
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复合材料的使用引起的负面影响
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谁与人类为伴
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一百多年前，中国的先进知识分子曾提出科 技救国的口号，三十多年前，中国的政治家 提出科技兴国的口号。但时至今日，我感到 人类面临着的最大危险，就是日益先进的科 技与日益膨胀的人类贪欲的结合。在人类贪 婪欲望的刺激下，科技的发展已经背离了为 人的健康需求服务的正常轨道，而是在利润 的驱动下疯狂发展以满足人类的—其实是少 数富贵者的病态需求。
废塑料油化技术有热解法、热解-催化改质 法、催化热解法3种基本方法。废塑料催化 裂解制燃料油技术在世界范围内已有成功 的先例,德国、美国、日本等国均建有大规 模的工厂。在我国的北京、西安、广州等 城市也建立了一些小规模的废塑料油化工
厂。
油化技术的优势:废塑料催化裂解制取汽油、 柴油技术,原料来源广泛,生产安全、污染 少、技术可靠,具有较高的社会效益和经济 效益,市场前景广阔。
焚烧效率降低。
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我国塑料人均消费量虽然还较低,但据相关数据表 明:垃圾中塑料所占比例越大，垃圾的平均热值就 越高。欧洲塑料制造联合体的试验证明,用焚烧技 术处理垃圾来发电或供热是可行的。在焚烧过程 中要控制二恶英的形成,常采用活性炭吸附二恶英 的方法以防止环境污染。
目前,我国已经建成或正在筹建垃圾焚烧厂的城市 有:深圳、广州、上海、北京、珠海、厦门、合肥 等。
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生态环境材料分类
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8.4 绿色制造
绿色制造（Green Manufacturing）是一个 综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造 模式，其目标是使得产品从设计、制造、 包装、运输、使用到报废处理的整个生命 周期中，对环境负面影响最小，资源利用 率最高，并使企业经济效益和社会效益协 调优化。
解和深度氧化的综合处理过程,以达到垃圾能源化、减量化
的目的。焚烧技术在国外已经得到广泛应用,建成了许多垃
圾焚烧发电厂,而在我国则刚刚起步。垃圾的直接焚烧会产
生两大问题:一是在垃圾焚烧过程中会产生二恶英的超标排
放,严重污染环境;二是由于垃圾中各组分组成的差异性很大,
因此,垃圾直接焚烧会对焚烧炉的设计造成困难,导致垃圾的
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绿色制造技术主要包括以下几个方面：
①绿色材料及其选择
a.优先选用可再生材料，尽量选用回收材料，提高 资源利用率，实现可持续发展。
b.尽量选用低能耗、少污染的材料。
c.尽量选择环境兼容性好的材料及零部件，避免选 用有毒、有害和辐射特性的材料。
d.尽量减少产品中的材料种类，以便于产品废弃后 的有效回收。
e.设计时，除考虑减少材料的种类外，还必须考虑 材料之间的相容性。
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②宜人性设计
利用人机工程学的原理，让使用者感到舒适、 方便、心情愉快，无压抑感；另外，也要 避免电磁辐射、噪声、有毒气体、有刺激 性的气体和液体对人的危害。
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③产品环境性能设计
设计时应根据产品特点、使用环境与要求等分 别予以满足。
近年来，国内外塑木板材制品的技术开发和应用发展迅速。 木粉填充改性塑料国外早已开始研究，但高份额的木粉填充 则是近几年才有较大发展。在日本，有名的“爱因木”就是该 类产品；加拿大的协德公司也已开发出类似的塑料制品；奥 地利辛辛那提公司及PPT模具公司开发出各种塑木板材制品； 我国唐山塑料研究所、国防科技大学、广东工业大学等早些 时候，在低份额木粉改性填充树脂体系中，进行塑木产品专 用设备的开发。
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人类的意识与观念
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8.2 环境对材料的要求
1992年，日本东京大学的山本良一教授在研究 现有材料与环境间的关系时首次提出了 (Ecomaterials)的概念。
Environmentally Conscious Materials Ecological Materials Economical Materials
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环境对材料的具体要求
材料生产过程中的三废排放量的控制
＊不同材料对环境增加的负担是不同的。
例如：生产一吨铝的负担是生产一吨钢或 塑料的10倍以上。
＊废物排放量的降低和治理。
例如：对于一些材料因为需要而不能中断， 只能努力改进工艺，减少排放量，同时对 废弃物妥善处理。
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材料的再生和回收
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改性再生利用
将再生料通过机械共混或化学接枝进行改性， 如增韧、增强并用,复合活性粒子填充的共混 改性,或交联、氯化等化学改性,使再生制品 的力学性能得到改善或提高,可以做档次较高 的再制品。这种改性再生利用的工艺路线较 复杂,有的需要特定的机械设备。
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塑木技术
使用木粉式植物纤维高份额填充聚乙烯和聚丙烯树脂,同时 添加部分增黏及改性剂，经挤出、压制或挤压成型为板材, 可替代相应的天然木制品,除具有木材制品的特性外,还具有 强度高、防腐、防虫、防湿、使用寿命长、可重复使用、阻 燃等优点。
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社会环境 自然环境
材料与环境的关系图
物质文明 精神文明
科技法律 政策
资源能源 影响
材料系统
废气废液废 物作用影响
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产品服务
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8.3 生态环境材料
原料制备 产品制造 使用及再生利用 废弃物处理
环境负荷最小 有利于人类健康
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Tesco adopts 100% degradable plastic bags
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绿色高分子的发展概述
绿色高分子材料源自于绿色化学与技术， 包括高分子的绿色合成和绿色高分子材料 的合成与应用两个方面；前者是指高分子 合成的无害化及其对环境的友好，后者是 指可降解高分子材料的合成与使用及其环 境稳定高分子材料的回收与循环使用。
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在通常的高分子合成过程中，需要大量使 用溶剂、催化剂等对环境产生危害的物质。 这些物质一般难以除尽，常常会残留在高 分子产品中对环境造成长期危害。另外， 聚合需要的压力高、时间长，同时会产生 大量的热量，为保证反应的顺利进行，就 需要大量的水和能源；而高分子的绿色合 成则正是要规避这些缺陷。
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绿色包装具有以下特点：
a.材料最省，废弃物最少且节省资源和能源； b.尽量采用可回收或易于降解的绿色包装材料； c.易于回收利用和再循环。采用可回收，重复使用
和再循环使用的包装； d.尽量减少包装材料的种类，以便于回收利用； e.包装材料对人体或生命系统应无毒无害。
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8.5 复合材料的回收和再生技术
高分子材料废弃物回收利用过程对环境的影响
大多数塑料因其有机物含量高,具有较高的热值, 可回收用做燃料，但在燃烧过程中会产生二次污 染及对设备的腐蚀。
如:聚氯乙烯(PVC)燃烧过程中会产生氯化氢、氰 化氢、氮氧化合物等有害气体,同时氯化氢会对设 备腐蚀;聚苯乙烯燃烧时会产生大量有害气体与黑 烟。
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循环利用
废旧高分子材料资源化是处理废旧高分子材 料、保护环境的有效途径。无论是从环境科 学的原理着眼,还是从环保和节约资源的角度 看,废塑料资源化不仅可以消除环境污染,而且 可以获得宝贵的资源和能源,产生明显的环境 效益。
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物理循环利用
物理回收循环利用技术主要是指简单再生利 用和复合再生利用。简单再生系指回收的废 旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后 直接进行成型加工，如聚氯乙烯废旧硬质板 材、管材等硬制品经过上述处理后可直接挤 出板材,用于建筑物中的电线护管。这类再生 利用的工艺路线比较简单,且表现为直接处理 和成型；但因未采取其他改性技术,再生制品 的性能欠佳,一般只做档次较低的塑料制品。
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⑥可回收性设计 可回收性设计就是在产品设计时要充分考虑 到该产品报废后回收和再利用的问题，即 它不仅便于零部件的折卸和分离，而且使 可重复利用的零件和材料在所设计的产品 中得到充分的重视。
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⑦长寿命设计 长寿命设计是指对产品功能和经济性进
行分析的基础上，采用各种先进的设计理 论和工具，使设计出的产品能满足当前和 将来相当长一段时间内的市场需求。
目前，塑木板材主要使用在如下场合：公园、建筑材料、隔 音材料、包装材料、围墙，以及各种垫板广告地板等。
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土工材料化
土工材料只要求某些物理性能和化学性能的技术指 标,因此利用废塑料生产土工制品的经济效益和社会 效益较好。 例如，利用废PP或HEPE加工成降低地表水位的盲沟 或防止滑坡塌方的土工格栅等。美国得克萨斯州大 学采用黄砂、石子、液态聚合物和固化剂为原料制 成混凝土;日本一家公司利用废塑料制成园艺用新型 培养土；用废橡胶可以制成人工鱼礁、水土保持材 料、缓冲材料和铁路路基。在许多国家,废车胎用来 做山区或沙岸、堤坝的水土保持材料。
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化学循环利用
化学循环利用是近年来对废旧高分子资源 化研究的最为活跃的发展趋势。它的二次 污染也比较小或可以避免。化学循环一般 都是裂解过程产生气体、液体和固体残留 物。它们都可加以适当的利用。总的来说, 化学循环既可节省和利用资源,又可消除或 减轻高分子材料对环境的不利影响。
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油化技术
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现有高分子材料废弃物的处理方法
土地填埋：
这是许多国家，尤其是发展中国家普遍采用的方法， 但会 侵占大量土地，给土地、水源带来很大的破坏。所以未来随 着处理技术的提高和材料本身的绿色化，填埋方法终会销声 匿迹。
焚烧转化：
焚烧法是垃圾(包含塑料废弃物)资源化利用的方法。焚烧技
术就是利用焚烧炉及其设备,使垃圾在焚烧炉内经过高温分
• 摘自莫言《人类的好日. 子已经不多了》 8
8.1 地球生态环境恶化的原因
人口激增
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工业革命的推动
工业革命使材料制备工业迅速发展，但同时造成的污染问题 却日益严峻。 如：2004年我国水泥产量约10亿吨，排放8亿吨CO2，80万吨 SO2，160万吨NOx和800万吨粉尘，还有大量污水。此外，一 吨钢排出2吨CO2，炼焦和有色金属冶炼排放更多的SO2、固体 废渣、粉煤灰、煤矸石、尾矿等，累计起来已有百亿吨，占 地面积几百万亩。固体废渣目前在水泥工业用量很大，SO2一 般可回收制硫酸，当前人们最关心的是CO2，因为它是造成温 室效应的祸首。
＊ 是指使用后的物件仍以材料的形式再 进行加工成为物品。
＊ 则是把原废品进行分解处理，获得部 分原材料及一定的能量。
用键盘做的椅子
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用废旧光碟做的椅子
发展用于治理环境的材料 ＊颗粒状吸附和催化材料 ＊纤维状吸附材料 ＊膜状选择分离材料 制造与环境相容的材料 ＊生物降解材料 ＊无毒副作用的耐久性材料 ＊能循环使用的材料