绿色环保及材料应用

课程名称：绿色环保材料及应用任课老师：余厚咏论文名称：绿色环保材料及应用学校：浙江理工大学学院：艺术与设计学院班级：环境与艺术设计学设计1班姓名：黄琦滢学号：2014334450006提交时间：2015年11月26日绿色环保材料及应用论文前言在生活水平不断提升的今天,人们对生活物质追求发生了改变,如今的人们更加注重的是健康和环保。绿色环保材料是采用清洁生产技术，不用或少用天然资源和能源，大量使用工农业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性，达到使用周期后可回收利用，有利于环境保护和人体健康的材料。长期以来，绿色环保材料的物理化学性能指标、使用功能和销售价格较受重视，而对其生产、施工和使用人员的安全以及对生态环境与社会发展所造成的不良后果却易受忽视。我国过去曾生产和应用了不少技术性能虽可满足某些基本要求，但在生产、施工和使用的过程中却易释放出对大气环境造成污染的挥发性有机化合物的建筑材料，影响环境保护和居民身体健康。随着人们生活水平的提高，人们逐渐对环保重视起来。因此，采用绿色环保是具有重大的意义。我国是一个自然资源相对贫乏的国家，要保持绿色环保材料的可持续发展，就应该寻求新的发展道路，只有从产品设计、原材料替代、工艺革新和设备改造入手，提高技术水平，提高资源和能源的综合利用率，保护环境、减少污染，才能获得可持续发展，而开发和引进绿色环保材料技术，研究和开发绿色环保产品，才是的正确途径。摘要：本文主要从介绍绿色环保材料，分析植物基绿色环保材料和动物基绿色环保材料的发展现状,并且提出在社会快速发展的使用这些绿色环保材料的重要性和必要性,最后，我提出关于对绿色环保材料的总结和展望。关键词：植物基绿色环保材料动物基绿色环保材料分析应用展望1.绿色环保材料的简介：l992年，国际学术界明确提出绿色材料的定义：绿色材料是括在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料，也称之为“环境调和材料”。绿色建材就是绿色材料中的一大类。（1）绿色环保型材料目前主要分为三种:基本无毒无害型。是指天然的，本身没有或极少有毒的物质、未经污染只进行了简单加工的装饰材料。如石膏、滑石粉、砂石、木材及某些天然石材等。（2）低毒、低排放型。是指经过加工、合成等技术手段来控制有毒、有害物质的积聚和缓慢释放，因其毒性轻微、对人类健康不构成危险的装饰材料。如甲醛释放量较低、达到国家标准的大芯板、胶合板、纤维板。（3）目前的科学技术和检测手段无法确定和评估其毒害物质影响的材料。如环保型乳胶漆、环保型油漆等化学合成材料。这些材料在目前是无毒无害的，但随着科学技术的发展，将来可能会有新认定可能的。绿色环保材料也可分为两种类型：（1）绿色能源材料；（2）天然可再生材料。这些材料除了自身具有环保功能并且不对外传播有害物质外，一般还具有可再生的特性（即可以被循环使用）2.绿色环保材料(1)植物基绿色环保材料①纤维素基材料及应用天然纤维：包括植物纤维和动物纤维，麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。植物纤维主要成分是纤维素(C6H10O5)n，分子量较大,分子中含有OH基。纤维素常形成细管状的微纤维,由此构成空心管状的植物纤维,直径约0.02～0.07毫米，具有多孔结构。由于存在OH基和多孔性，其吸湿性很大，浸渍性很好。合成纤维：用具有高分子量的聚合物加于有机溶剂中（有时还加助溶剂）制成纺丝液后再用干法或湿法纺丝工艺制成。重要的有聚酯纤维和聚芳酰胺纤维。纤维素材料1．溶解性常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此，在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。2．纤维素水解在一定条件下，纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。3．纤维素氧化纤维素与氧化剂发生化学反应，生成一系列与原来纤维素结构不同的物质，这样的反应过程，成为纤维素氧化。用分离纯化的纤维素做原料，可以制造人造丝，用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗涤、石墨制品、铅笔制造、电池、涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡胶、农业、胶粘剂、塑料、炸药、电工及科研器材等方面。人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解，从而得以吸收利用。②淀粉基材料及应用淀粉是植物经光合作用而形成的碳水化合物，其来源广泛、价格低廉、降解后仍以二氧化碳和水的形式回到大自然，被认为是完全没有污染的天然可再生的材料。淀粉具有不溶于冷水、抗剪切性差、耐水性差以及缺乏熔融流动性等缺点，使得它难以单独作为一种高分子材料使用，需要对其进行化学物理改性来增强某些机能或形成新的物化特性。在非食用领域得到了广泛的研究和开发.改性后的淀粉除了用于造纸、纺织、胶黏剂、超吸水材料、水处理絮凝剂、发泡材料等传统领域外，还可以用于制备生物降解塑料、组织工程支架、药物释放载体、生物活性物质的载体等。③木质材素基材料及应用木质素是一种在自然界中含量高的天然高分子物质,其分子中含有大量的羟基。木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状类天然高分子聚合物,由松柏醇基、紫丁香基和香豆基三种单体以C—C键、醚键等形式连接而成,它的基本结构单元为苯丙烷结构,包括羟基苯丙烷、邻一甲氧基苯丙烷以及4—羟基—3,5—二甲氧基苯丙烷。木质素作为一种洁净资源，可制备合成树脂和胶黏剂、补强剂、油田化学品和各种助剂，在轻工业及农业中有广泛的应用。建筑、交通运输、化工、包装等行业,具有比较广泛的应用前景。④木材基材料及应用木材基材料由裸子植物和被子植物的树木产生。树木生长是一个复杂而协凋的生物化学过程，通过光能利用二氧化碳、水分和矿物等使自身发育成一个粗大的有机体，木材就是树木营养生长的主要产物。木材以其特有的固碳、可再生、可自然降解、美观和凋节室内环境等天然属性，以及强度重量比高和加工能耗小等加工利用特性将为社会的可恃续发展做出显著贡献。与其他材料相比，木材具有多孔性、各向异性、湿胀干缩性、燃烧性和生物降解性等独特性质木材是一种多孔性材料，导热系数较小，是热的不良导体。随着自然资源和人类需求发生变化和科学技术的进步，木材利用方式从原始的原木逐渐发展到锯材、单板、刨花、纤维和化学成分的利用，形成了一个庞大的新型木质材料家族，如腔合板、刨花板、纤维板、单板层积材、集成材、重组木、定向刨花板、重组装饰薄木等木质重组材料，以及石膏刨花板、水泥刨花板、木／塑复合材料、木材／金属复合材料、木质导电材料和木材陶瓷等木基复合材料。木质材料在建筑、家具、包装、铁路等领域发挥着巨大的作用。⑤作物秸秆基材料及应用秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多种用途的可再生农业生物资源，也是一种反刍动物的粗饲料资源。我国是个农业大国，多种农作物的总产量均居世界前列，因此各种作物秸秆资源广泛，数量巨大，是一项非常宝贵的可再生农业资源。纤维素、半纤维素和木质素是农作物秸秆的主要组成成分，纤维素一般占秸秆生物量的40％左右，半纤维素占25％左右，木质素占20％左右。食用菌在秸秆的生物转化饲料的过程中最重要的是对其化学成分的改变，使原来营养价值较低和抗营养因子较高的农作物秸秆转变成营养价值有所提高，抗营养因子有所降低的优质粗饲料。可作为作燃料，作饲料，作肥料，作工业原料，作食用菌基料。⑥竹材基材料及应用竹材具有相当好的力学性能，就强度和成本而言，竹材是自然界中效能最高的材料。竹材的防腐技术发展到现在已经可以大大地提高竹材的耐久性。全竹是以毛竹材料作主要架构和填充材料，经高压成坯的材料！主要用途是：建筑中板材，家具制造用原材料及竹工艺品用原材料！由于全竹硬度高，色泽漂亮，经久来用，且为可持续性环保材料。竹产品主要用于墙面、地面、吊顶装饰及室内外建筑装饰材料，具有很多特点。竹材的天然纹理，朴素自然；采用较先进的竹材加工技术获得的板材，装饰性较好；表面耐磨、抗压，有较好的力学性制。(2)动物基绿色环保材料⑦甲壳素基材料及应用甲壳素亦称甲壳质，是自然界中产量仅次于纤维素的天然多糖，广泛存在于昆虫，甲壳类动物外壳及真菌细胞壁中壳素一般不溶于水、碱和常规有机溶剂中。只溶于盐酸等无机酸及甲醇、乙醇等有机酸。高度脱乙酰化甲壳胺可溶于水。甲壳胺分子中有许多胺基和经基，容易进行化学修饰和改性。这类天然多糖具有明显碱性、良好的生物相容性和生物可降解性。降解产物为对人体无毒的的N一乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖。降解过程中产生的低分了量甲壳素(胺)或其寡聚糖在体内不积累，无免疫源性。甲壳素及其各种衍生产物己被作为混凝剂、膜材料、化妆品、催化剂、纤维材料、药物载体、吸附剂、酶和细胞固定定化载体、催化剂使用，在分析化学、食品工业、医药、农业、环境保护、及轻纺业中得到广泛的应用甲壳低聚糖具有显著地预防肿瘤的作用甲壳素类化合物还具有排除毒索、调节内分泌、延缓衰老等生理和治疗功能。具有良好的生物相容性和可降解性及多种生物活性。甲壳胺具有抑制端菌、霉菌生长的活性。甲壳素能有效地促进伤口愈合。甲壳素可制成可吸收型外科手术缝线及骨缺损支架材料。⑧蛋白质基材料及应用蛋白质基纳米材料可分为蛋白质纳米材料和蛋白质纳米复合材料两大类,其中蛋白质基纳米复合材料还可以再分为蛋白质无机纳米复合材料、蛋白光学蛋白芯片等几种。蛋白质分子具有溶解、凝胶化、弹性、乳化和凝聚等功能特性蛋白质还显示出良好的气阻隔性和低水蒸气渗透性。适用于制备包装材料,特别是食品包装材料在天然蛋白质基膜材料中,紫膜因其具有光致变色性能、瞬态光电响应性能和非线性光学性能,可用于光信息处理和光存储、生物芯片和生物计算机、仿视觉功能人工视网膜、图像传感器、光晶体管、离子敏感的场效应晶体管中蛋白质复合磁性纳米药物载体具有低毒这一显著优点,可在治疗结束后自然排泄。一、绿色环保材料是可持续发展的必然选择（1）由于第二次世界大战后工业国家的经济飞速发展造成臭氧层破坏严重，温室效应、酸雨，生态环境恶化等一系列全球环境问题的日益突出，特别是二次石油危机，使人们认识到保护人类生存环境的重要性，以及通过我们每一个人的参与，在经济可持续发展的条件下，保障人类生存空间的重要意义。绿色材料、绿色产业、绿色产品中的“绿色”是指以绿色表明其对环境的贡献程度，绿色已成为人类环保愿望的标志。所谓绿色建材，又称生态建材、环保建材和健康建材，是指在原料采用、产品制造、工程应用、废料处理和废料的再生循环等方面对地球负荷为最小和人类健康最为有利的材料。（2）绿色环保和传统建材所谓绿色环保，实质上就是赋予传统材料以优异的环境协调性的材料，它直接具有净化和修复环境等功能的环保材料，与传统材料相比，绿色材料具有以下5个方面的基本特征：1)低能耗。其生产所用原材料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物。2)低能耗。采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。3)无污染。在产品配制或生产过程中，不使用有害化合物和添加剂。4)多功能。产品的设计是以改善生态环境，提高生活质量为目标，即产品不仅不损害人体健康，还应有益人体健康，产品应具有多功能化，如：抗菌、防腐、防臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。5)可循环再生利用。产品可循环或回收再利用，无污染环境的废弃物，绿色环保材料满足可持续发展的需要，做到发展与环境的统一，当今与长远的结合。（3）绿色环保材料和可持续发展解决了可持续性生产中资源不足的问题，为可持续性发展创造了充分的物质财富和环境条件，从而构成了可持续发展的支撑点。从技术角度看，绿色环保材料是基于高新技术的新型材料，是在传统材料基础之上应用现代科学技术发展起来的高科技产品。从经济角度来看，绿色材料的采用，会取得很好的经济效益，这是在市场经济条件下可持续发展的源动力。最后，从人类的生存与发展条件看，健康无污染是人体健康的基本条件，而人体健康是对社会资源的最大节约，也是人类社会可持续发展