塑料的分解(3)

塑料的分解塑料由于难以自然降解，在自然界不会腐坏，会污染环境，恶化土壤结构。塑料不腐是因为高分子聚合物中的碳氢分子长链十分牢固，无论阳光、热量、细菌都难以令其破坏。禁用聚氯乙烯保鲜袋的原因之一，也是由于它难以降解。为了解决塑料降解这个难题，科学家想出了不少好办法。可降解塑料有光照降解、化学降解、生物降解三种。其中，光照降解塑料中含有羟基，太阳中的紫外线能破坏其长链，但降解后还会剩些残片在土壤中，破坏土壤的团粒结构。生物降解塑料则是在合成树脂中添加改性淀粉制成，改性淀粉能弱化碳氢分子长链，这样，细菌就能把这种降解塑料“吃”掉，从而消除“白色污染”。还有一种办法是用植物制成塑料。比如，我国已成功地以魔芋为原料制成外观与一般塑料薄膜几乎没有差别的新型塑料，而且抗拉强度、韧性、透明度可与相同厚度的塑料媲美。这种“魔芋塑料”保温、保湿性能都优于塑料薄膜，成本又低，将是一种大有前途的新型材料。导电塑料在人们的印象中，塑料是不导电的。而2000年诺贝尔化学奖的获得者美国科学家艾伦・黑格、艾伦・马克迪尔米德和日本科学家白川英树却打破了人们的常规意识，向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现，经过特殊改造之后，塑料能够像金属一样，具有导电性。所谓聚合物，是由简单分子联合形成的大分子物质，塑料就是一种聚合物。构成塑料的无数分子通常都排成长链并且有规律地重复着这种结构，要使塑料能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合，同时还必须经过掺杂处理——也就是说，通过氧化或还原反应失去或获得电子。这样，这些额外的电子才能够沿着分子移动，塑料才能成为导体。黑格、马克迪尔米德和白川英树等在70年代末就开始了研究，并作出了一些原创性的发现，通过他们及许多物理化学家对导电聚合物的研究，使导电聚合物有了大有用武之地。现在，利用导电塑料，人们研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑保护屏幕，以及可除去太阳光的“智能”窗户。而近来研发的一些半导体聚合体甚至可以应用在发光二极管、太阳能电池以及移动电话和迷你电视的显示屏当中。利用废气二氧化碳制造可降解塑料目前全世界每年因工业化生产过程产生并排放的二氧化碳总量超过240亿吨，其中150亿吨被植物吸收，而净增的90亿吨则成为污染环境的主要废气，危及人类生存空间。以二氧化碳为主的温室气体引发的厄尔尼诺、拉尼娜等全球气候异常，以及由此引发的世界粮食减产、沙漠化现象等，已引起世界关注。鉴于二氧化碳气体对环境的危害，人类一直都在探索科学利用二氧化碳的途径。众所周知，CO2气体不活泼，与其他化合物尤其是有机物很难聚合，极大地限制了CO2的综合利用。如果能够把二氧化碳中的碳、氧元素加以转化，转化成我们所需要的材料，这是科学家一直关注的问题。其中，利用二氧化碳能否制取塑料是科学家比较关注的技术之一。早在1969年，万吨，日本已形成年产3000吨到4000吨二氧化碳聚合物的生产能力，韩国正筹建年产3000吨的生产线。但由于成本居高不下，再加上其塑料性能有待改善，用二氧化碳制造塑料仍处于半试验阶段。在这个方面，我国科学家于20世纪80年代也展开了研究。中科院广州化学研究所孟跃中课题组采用CO2和环氧丙烷在纳米负载催化剂的作用下进行共聚，在温度为60℃，压强为50MPa的条件下，生产出全降解塑料??聚碳酸酯，使从废气中提取的CO2气体得到综合利用，形成科学合理的产业链。他的研究组攻克的二氧化碳制塑技术，其制取的塑料可以用普通的生产工艺进行生产，经加工后可以变成日常用的饮料瓶、快餐饭盒等，有些性能上还要优于现在通用的塑料。利用此技术生产的降解塑料，不仅利用工业废气二氧化碳制造成对环境友好的可降解塑料，而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。苏丹红及其毒性苏丹一号（SudanI，分子式：C16H12N2O）也称为苏丹红（一号），是一种工业用油溶性偶氮染料，也被工业应用中称为溶剂黄14或油溶黄R。苏丹一号的化学名为1-苯基偶氮-2-萘酚,在不同的生产厂商的产品目录中有不同的别称和商品名。毒性根据2004年4月的MSDS数据，苏丹一号存在有限的致癌证据，不可服用。国际癌症研究机构将苏丹一号归为第三类可致癌物质，这类物质是缺乏足够的直接使人类致癌证据，但是具有潜在致癌危险的物质。但是有研究说明，苏丹一号染料可以导致动物患上癌症。对小鼠的实验室试验显示注射了苏丹一号的小鼠肝脏长了肿瘤。在将染料直接注射入膀胱后，膀胱也开始生长肿瘤。口服试验迄今为止还是阴性，尚无癌变报告。整个试验证明苏丹一号提高了患癌症的风险。欧盟据此自1995年起禁止使用苏丹一号作为食品添加剂。苏丹一号可能的致癌机理是其在人体内分解出苯胺，诱发肝脏细胞的基因发生变异，而增加人类患癌症的危险性。同时如果大量接触苯胺，还有可能因为苯胺将血红蛋白结合的Fe（II）氧化为Fe（III），导致血红蛋白无法结合氧，使人罹患高铁血红蛋白症。添加在食品中的苏丹一号只是为了增色，由于这种染料染色效果极好，所以食品中的实际用量非常少，添加了它的食品不会导致人立即生病，对健康的潜在影响和以后罹患癌症的风险也不高。PVC的替代品1：PVDC保鲜膜是聚偏二氯乙烯和氯乙稀的共聚物，它的最大特点是耐油、耐热，在油渍的情况下不会释出有害物质来，所以超市的腊肠、熟肉类食品都是用PVDC保鲜膜包装的。这种保鲜膜也适合包装食物放进微波炉加热，能保证食品的安全。2：目前最安全的保鲜膜要数“PO保鲜膜”，它是用聚乙烯和PP薄膜三层共挤热收缩而形成的，它具有聚乙烯和PP薄膜的各种优点：耐寒性好，低温下不发硬、不脆化；被包的食品久放不变形，包装贴体自然，档次高；这种保鲜膜耐热温度高，可用作微波加热。虽然目前PO薄膜主要用在收缩包装上，但它的优异性能可保证用微波炉加热食物的安全，所以是理想的保鲜膜。不过，由于它是三层共挤而成，所以成本高、价格贵，目前在我国还难以推广使用。3：与食品密切接触的还有包装液体食品的铝纸塑复合膜。这种复合膜是把铝箔、塑料和纸挤出复合的方法制成。铝箔能很好地防热量辐射，又能防腐，外层的纸和塑料又能阻隔热量传入，所以牛奶、豆奶等灭菌后，装入这种复合膜制成的软包装里，可保存30-45天不变质。4：微波炉专用的塑料碗碟等，则是用密胺塑料制成的。密胺塑料餐具安全无毒，耐老化，能耐150℃的温度，可以在沸水中蒸煮消毒，也可放在微波炉里加热。它有瓷器一样的光泽，可以印制各种图案，可做成餐厅使用的高档仿瓷餐具。它比玻璃、瓷器轻巧，又不易打碎，加上安全无毒、容易清洗，所以也可做成儿童餐具或玩具。新研制的纳米密胺塑料能抗菌杀菌，用来做儿童餐具、玩具更加安全。肥皂古今科普谈肥皂是大众日常洗涤用品，也是我们纺织印染工业的常用助剂，了解一下肥皂的发明和生产过程，对纺织人来说既是有益的、也是很有趣的。古代不管是东西方，最早的洗涤成分都不外乎是碳酸钠和碳酸钾。前者为天然湖矿产品，后者就是草木灰的主要洗涤成分。肥皂的发明据传是地中海东岸的腓尼基人。传说在公元前7世纪古埃及的一个皇宫里，一个腓尼基厨师不小心把一罐食用油打翻在地下，他非常害怕，赶快趁别人没有发现时用灶炉里的草木灰撒在上面，然后再把这些混合浸透了油脂的草木灰用手捧出去扔掉了。望着自己满手的油腻，他想：这么脏的手，不知道要洗到什么时候才能洗干净啊！他一边犹豫着一边把手放到了水中。奇迹出现了：他只是轻轻地搓了几下，那满手的油腻就很容易地洗掉了！甚至连原来一直难以洗掉的老污垢也随之被洗掉了。这个厨师很奇怪，就让其他的厨师也来用这种灰油试一试，结果大家的手都洗得比原来更加干净。于是，厨房里的佣人们就经常用油脂拌草木灰来洗手。后来法老王也知道了这个秘密，就让厨师做些拌了油的草木灰供他洗手用。当然，传说毕竟只是传说，未必完全当真。不过埃亚历山大城附近的埃及湖中，盛产天然碳酸钠，因此古埃及洗涤技术相对发达，发明肥皂也就不足为怪了。尽管肥皂不是我国的发明，现代肥皂工业是泊来品，但‘肥皂’一词却是地地道道的国产货，它来源于我国古代的皂荚。这是一种豆科皂荚树所结荚果，含有皂甙成分，有表面活性剂样性能：起泡、去污、乳化，并且比真正的肥皂耐硬水，不含碱性，对丝毛织物无损伤。皂荚有多种，去垢能力不同。唐初《新修本草》记载：“猪牙皂荚最下，其形曲戾薄恶，全无滋润，洗垢不去”，应选“皮薄多肉……味大浓”’者，故而后世有“肥皂”或‘“皂荚”一词以称呼质优肉厚的皂荚，意为“肉多肥厚的皂荚”。南宋末年周密所著《武林旧事》卷六‘小经纪’节中提及“肥皂团”一物，指的就是采用肥厚的皂荚经再制加工的丸团。明代李时珍《本草纲目》云：“肥皂荚……十月采荚，煮熟捣烂，和白面及诸香作丸，澡身面去垢，而腻润胜于皂荚也”。由此可以看出，后来我国对于现代化学油脂皂化的肥皂仅是沿用了“肥皂荚”的名称而已，化学成分却与这种皂荚和肥皂团毫不相干。我国古代虽然没有发明出确切的肥皂产品，但是却间接地使用了肥皂的化学成分。先秦科技著作《周礼・考工记》中记载：“练帛，以栏为灰，渥淳其帛，实诸泽器，淫之以蜃，清其灰而�J之……”。这里是说，精练丝绸，要用楝（栏）叶灰汁浸润透，然后放在光滑的容器里，再用大量的蚌壳灰水浸泡，然后让浸渍液中的丝胶等污物沉淀下来……。楝叶灰水含K2CO3，蚌壳灰为CaO，遇水生成Ca(OH)2,二者相遇可以生成皂化性能较强的KOH，而KOH再与绸缎上在织造时施加的油脂润滑剂作用，就生成了真正意义上的肥皂，从而起到渗透、乳化、洗涤的作用，达到均匀脱胶、保护丝素不过练的目的。又，元朝王祯所著《农书》记录：“每织必先以油水润苎……，经织成布，于好灰水中浸蘸熬干，……如前不计次数，惟以净白为度。”苎麻原料以油脂水浸润，以利纺纱和织布。织成的布放在含K2CO3的灰水中煮，作为润滑剂的油脂又被皂化成了肥皂，使布煮练得更加白净。油脂在整个纺织过程中一物两用，构思设计很是巧妙。我国古代真正利用与现代肥皂成分相似的洗涤用品不是“肥皂团”而是“胰子”，而胰子又是从猪胰和澡豆演化而来的。公元五世纪北魏贾思勰在农业历史文献《齐民要术》中提及猪胰可以去垢。动物的胰脏中含有多种消化酵素，可以分解脂肪、蛋白质和淀粉，因此有去垢作用。但猪胰不便使用和保存，后来便发明了“澡豆”。唐初孙思邈的医方著作《千金要方》和《千金翼方》中记载了多种澡豆的制做配方：将洗净的猪胰研磨成糊，拌以大豆粉、香料，干燥而成。由于大豆中含有皂甙和卵磷脂，可以起到加强洗涤和乳化起泡的作用，因此较之单纯的猪胰洗涤性能有所改进。明清时期民间对澡豆又做了改进，将猪胰、砂糖、天然碳酸钠、猪油、香料等成分按比例共混研磨，并加热到40℃下压制成型，这就是“胰子”。这种胰子中的猪油被脂肪酵素部分地分解成了脂肪酸，进而被碳酸钠皂化成了真正的脂肪酸皂（现代肥皂的主要成分）。不过这种分解和皂化都是不完全的，因此产物虽然外观像现代的香皂，但成分却是含酵素的半皂化混合物，与现代肥皂和香皂不可同日而语。不过由于胰子中含酵素，在洗涤血迹、奶迹和汗迹等蛋白质污垢方面却是非常好的。欧洲12世纪时发明了将草木灰水加生石灰加山羊油做成的粗肥皂，那是一种用类似古腓尼基人发明的油灰皂。首先把草木灰与生石灰混合制造氢氧化钾：K2CO3+Ca(OH)2→KOH+CaCO3↓然后把制得的KOH与油脂混合加热皂化，制得真正意义上的肥皂：KOH+RCOOH→RCOOK+H2O14世纪起，西班牙和法国建起了化学制皂厂。1878年法国人N・Leblanc发明了电解食盐制碱法，现代化学肥皂工业蓬勃发展。19世纪末，我国近代化学启蒙者徐寿的儿子徐华封，在上海创办了中国第一家化学肥皂厂。现在用的肥皂是从工厂的反应釜里熬制出来的。制皂工厂的反应釜里盛着不同比例的动物油和植物油，然后加进烧碱熬煮。油脂和氢氧化钠发生皂化反应，生成脂肪酸皂和甘油。因为肥皂在浓的盐水中不溶解，而甘油在盐水中的溶解度很大，所以可以用加入食盐的办法把肥皂和甘油分开。因此，当熬煮一段时间后，倒进去一些食盐细粉，大锅里便浮出厚厚一层粘粘的膏状物。用刮板把它刮到肥皂模型盒里，冷却以后就结成一块块的肥皂了。药皂和一般的肥皂差不多，只是加进了一些诸如石碳