环境友好高分子材料与现代城市生活

献,对改善城市人民生活的作用也是不言而喻的.

3.2化学建材在应用中存在的问题

但是,化学建材也带来了环境污染.由于化学

建材的使用,空气质量,尤其是室内空气质量大幅

度下降.据美国一个历时5年的专题调查发现,在

120万幢商业建筑物中,有2500万人患有“致病建

筑综合症”.许多民用和商用建筑物的室内空气污

染程度是室外的2～5倍,有的甚至超过100倍.日

本约有30%的住宅因为使用有害化学物质而引发“新居综合症”.英国、西班牙、澳大利亚、美国和其

他工业发达国家都曾爆发过因空气污染引起的军

团病,导致大量人员死亡.我国有关因使用化学建

材和装饰装修材料导致的环境污染虽没有权威的

数据,但有关的问题常见于报端,有些例子还是触

目惊心的[8].例如,PE、PP等塑料管道是作为健康型化学建材取代铸铁管道的.前不久同济新村地下

水管改建工程中引发的“供水管道中含铅问题”,暴

露了我国在化学建材中健康标准的缺乏.塑料门窗

制备中大量使用的聚氯乙烯材料,其中氯乙烯含

量、含铅稳定剂等问题都没有真正解决.它的生产、使用以及废弃后处置对环境和人体健康的影响,已

成为近年来人们普遍关心的问题.建筑涂料的绿色

化工作应该说是最有成效的,水性健康型乳胶漆的

推广应用,大大改善了涂料对室内装饰装修造成的

空气污染.客观地说,与其他装饰装修材料相比,内

墙涂料对环境的污染是很小的.但实际上,为了片

面追求质量和经济利益的驱使,有害物质超标的建

筑涂料的市场上还是经常可以看到.此外,地板涂

料、家具涂料中有害物质超标现象十分严重.据

2005年国家质检总局抽查结果表明,北京、上海、广东、浙江、江苏、福建、河北七省市87家木家具生产企业的87种产品,不合格率竟达64.4%.其他,粘

合剂、防水材料、墙纸、密封材料等造成的环境污染也都是不合忽视的.

由此可见,化学建材虽是建筑材料的重大发

展,但其本身也具有十分严重的环境污染问题.

2001年,国家标准委员会颁布了“装饰装修材料中

有害物质限量的十项标准”,对推动化学建材和其

他建筑材料向健康型材料方向发展起了十分积极

的作用,对使用者安全使用化学建材有了法律保

障.但是应该看到,仅仅符合上述标准的材料还远

远不是绿色材料.因为使用者尚不能从中了解材料

在原料的选用、生产工艺的制定等方面是否真正

“绿色”.人们在这方面要做的工作还很多,要走的

路程还很远.

4环境友好高分子材料的研究现状

和前景

综上所述,在城市建设中发展环境友好高分子

材料意义十分重大,前景也十分广阔.从目前情况看,主要从以下几方面着手[9～12]:

(1)对现有化学建材产品进行改进和改造.现

有化学建材不同程度上还存在对环境的污染.但完全能够取代它们的材料尚未问世,这就要求对现有产品进行改进和改造,使它们尽量减少对环境造成污染.这方面已经有大量工作在做.例如,在塑料门窗型材生产中,用不含铅的稳定剂取代含铅稳定剂.用其他材料取代聚氯乙烯制备门窗型材等;在

建筑涂料生产中,大力发展和推广水性涂料,降低

水性涂料中有害助剂和有机挥发物的使用;在建筑防水材料中推广聚合物水泥产品和水性防水涂料

产品,限制沥青防水材料的应用等.这方面的工作

已经取得了很大的成效.但离绿色的要求尚很远,

一个基本的问题是化学建材生产中用的高分子材

料本身尚不是“绿色”的.

(2)发展环保节能型汽车和新型汽车材料.传

统意义上的汽车既耗能又污染环境,因此新型节能型汽车成了大家竞相研究的热门课题.例如包括车身在内的全部零部件均有高分子材料制备的全塑

汽车已在美国问世.这种汽车只有40～50kg,由于重量轻,因此使用时耗能少,排放的尾气也少,即环

保又节能.最近,日本发明了一种新型高分子乳化剂,可将20%～40%的水与60%～80%的柴油进行乳化形成乳化液,然后直接用作汽车燃料,可在

不降低热值的前提下大大降低尾气的排放量.轨道交通的噪声也是城市的污染之一.采用高分子材料作为高架列车的车轮材料,可大大降低噪声.由同

济大学交通运输工程学院和材料科学与工程学院

目前正在这方面开展合作,为尽快解决轻轨交通带10

来的城市噪声而努力.

(3)大力开发绿色高分子材料[13].高分子材料

品种多样、性能优异,但一般不可降解、回收使用率低,这是人们目前对高分子材料又爱又恨的根本原因.发展对环境友好的绿色高分子材料已迫在眉睫.绿色高分子材料应该是一种对环境友好的高分子材料,是一种可持续发展的材料,它在生产和使

用过程中,能合理、科学地利用资源和能源,以减少对人类和环境的危害.当前绿色高分子材料开发的

主要途径和方向是制备可降解高分子材料和废弃

高分子材料的资源化.可降解高分子材料包括光降解材料和生物降解材料两大类.前者是利用高分子材料在太阳光的作用下,分子链发生断裂而降解的

机理设计的;后者则是能在细菌、酶和其他微生物

的作用下使分子链断裂的高分子材料.目前已经有将上述两种机理结合制备的可降解高分子材料,效

果更好.比较典型的材料有淀粉改性可降解塑料、聚羟基丁酸酯、聚乳酸等.我国从上世纪80年代起研制可降解高分子材料,现已在农用地膜、一次性

餐具和医用材料等方面得到应用.由于这类材料的价格较高,降解的可控性较差,因此在建筑材料方

面的应用上尚有很大距离.

(4)发展功能型和智能型高分子材料[14].功能

高分子材料是在上世纪60年代发展起来的一类

高分子材料.与一般材料主要关注其力学强度不同,功能高分子材料具有特殊的功能,如导电性、

感光性、高吸水性、高选择吸附性等,具有十分重

要的用途.

功能高分子材料在工农业生产和日常生活中

已经有很多用途,在建筑领域也已开始使用.如将

高吸水性树脂掺入混凝土,可起到密封堵漏的作

用;将香精或驱蚊剂封入高分子微胶囊再制成内墙

涂料,可制成可控缓释性芳香涂料和灭蚊涂料;将

导电高分子材料与玻璃结合,可制成安全玻璃和可

加热玻璃等.

智能高分子材料是近10来年提出的又一类特

殊类型的高分子材料.它不但有某些特殊的功能,

而且这些功能能够根据外界环境的变化按照人们

的意愿调节.例如将感光性智能高分子与玻璃结合,可制成光控性玻璃,光照时变成乳白色而遮蔽

光线的射入,无光时则转变为透明,提高光线的摄

入量.在墙纸和涂料中加入高吸水性树脂,利用高

吸水性树脂即可吸湿又可释放水分的特点,可有效

调节室内湿度.美国目前正在开发的一种建筑节能材料,是将低熔点熔盐密封在中空纤维中,然后将

这种纤维掺入墙体材料中制成智能型墙体,当外界

温度升高时,熔盐熔融而吸热,使室内温度降低;当

外界温度降低时,熔盐凝固而放热,使室内温度升高.使用这种墙体材料后,在不用空调的情况下室

内温度可长期保持在20～25℃之间.

功能型和智能型高分子材料目前存在的问题

主要是价格和控制灵敏度问题.

(5)废弃高分子材料的资源化[15].随着高分子