纖維素綠色加工和功能化的新原理和新方法
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- 安徽新天源建設(shè)咨詢(xún)有限公司
- 最后修訂:
- 2020-06-17 16:26:12
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主要專(zhuān)家簡(jiǎn)介:
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【簡(jiǎn)介】
纖維素,作為自然界分布最廣、儲(chǔ)量最大的天然高分子材料,被視為未來(lái)世界能源及化學(xué)化工的主要原料,是一種可持續(xù)利用的綠色資源。然而,受到聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,纖維素面臨“不熔融、難溶解、難于加工”的難題。離子液體、氫氧化鈉/尿素水溶液等新型溶劑體系的出現(xiàn),為纖維素材料的加工與利用創(chuàng)造了前所未有的條件。尤其是離子液體,作為一種應(yīng)用前景十分廣闊的綠色溶劑,其溶解能力強(qiáng)、穩(wěn)定性極高、且易于分離和回收。以離子液體為介質(zhì),可實(shí)現(xiàn)對(duì)天然纖維素的直接加工成型、循環(huán)再生或進(jìn)一步的衍生功能化。本次沙龍討論了本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型高效離子液體在纖維素溶解、加工以及功能化方面的工作,并探討了纖維素在解決塑料污染等問(wèn)題中的應(yīng)用前景。
【主持人致辭】
劉國(guó)詮:各位先生,各位老師,各位同志,早上好。我們今天沙龍的活動(dòng)主旨是關(guān)于怎么化廢為寶,通過(guò)化學(xué)的手段把廢物或者把低值的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高值的物質(zhì),請(qǐng)化學(xué)所張軍研究員介紹“纖維素綠色加工和功能化的新原理和新方法”的研究工作。
【主旨報(bào)告】
張軍:纖維素綠色加工和功能化的新原理和新方法
非常榮幸有機(jī)會(huì)給各位老師匯報(bào)一下我們的工作。過(guò)去幾十年合成高分子極大地改善了我們的生活?,F(xiàn)在所用的高分子都來(lái)自石油,比如超市里面的塑料袋,給我們帶來(lái)極大方便的同時(shí),也產(chǎn)生了白色污染。大量難以降解的塑料顆粒沉積在土壤里、水體中,現(xiàn)在海水里已經(jīng)混有很多微塑料顆粒,甚至我們血液里已經(jīng)能查到微塑料了,所以塑料污染已經(jīng)引起了大家廣泛的關(guān)注和高度重視。近幾年,雖然很注重廢舊塑料的回收,但是有很多不同來(lái)源回收率比較低,特別是一次性的材料,難于回收或沒(méi)有回收價(jià)值。所以發(fā)展可自然降解的高分子材料來(lái)取代現(xiàn)在的塑料,是當(dāng)前一個(gè)研究的重要方向。
可降解高分子分兩大類(lèi),一類(lèi)是人工合成的聚乳酸纖維;另一類(lèi)是天然高分子,其中纖維素儲(chǔ)量最大。自然界通過(guò)光合作用一年會(huì)產(chǎn)生幾千億噸的纖維素(圖1),而人工合成的全球加起來(lái)才幾億噸。
圖1 纖維素分子結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與來(lái)源
因?yàn)樘烊桓叻肿永锩娲嬖诖罅康臍滏I(圖1),很難被外界破壞,導(dǎo)致纖維素不熔融、也很難溶解在溶劑里面。纖維素的這一特點(diǎn)使得它加工非常難,不管是纖維素制造品,比如說(shuō)纖維素薄膜生產(chǎn)行業(yè)(如造紙業(yè)),還是纖維素化學(xué)品,比如說(shuō)纖維素醚、纖維素酯行業(yè),它的污染都特別大。
纖維素的高效溶劑是纖維素學(xué)科里面長(zhǎng)期研究的一個(gè)熱點(diǎn)。過(guò)去五十年人們一直在做溶劑的開(kāi)發(fā),但大部分溶劑的溶解能力有限,或者溶劑本身不穩(wěn)定,也很貴。我們做的是最新一代的溶劑-離子液體,它是典型的陰陽(yáng)離子結(jié)構(gòu),主要是有機(jī)陽(yáng)離子結(jié)合各種陰離子。它的主要優(yōu)點(diǎn)是不揮發(fā)、不燃燒,是綠色化學(xué)里邊三大綠色溶劑(離子液體、二氧化碳、水)里邊一個(gè)典型的代表。
我們做出的兩類(lèi)離子液體溶劑,可以在一個(gè)很溫和的條件下(一般不超過(guò)100℃)將纖維素溶解。過(guò)去一二十年有很多人做纖維素的離子液體體系,目前公認(rèn)最好的三種離子液體中有兩種是我們發(fā)明的,其中AmimCl可以溶解木材,被稱(chēng)為溶解能力最強(qiáng)的溶劑。后來(lái)我們提出了它的溶解機(jī)理,我們認(rèn)為離子液體陰陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)和纖維素羥基的分別作用把里面原來(lái)氫鍵打開(kāi),像剪漁網(wǎng)似的,使它變成線性的分子才能溶解。
纖維素溶解了以后采用不同的加工方法(圖2),比如用噴絲板噴到水里面就得到纖維,如果通過(guò)一個(gè)狹縫噴到水里面就得到一張膜。
圖2 以離子液體為介質(zhì)纖維素的加工與功能化
氣凝膠是材料里面非常熱門(mén)的一個(gè)材料,又叫 “凍住的煙、固體煙、固體空氣,世界上最輕的固體”。它的特殊結(jié)構(gòu)決定了它具有超高輕,超高比表面積,極低的熱導(dǎo)率。材料中絕熱性能最好的就是氣凝膠,在國(guó)防里面用得最多,比如導(dǎo)彈。由于它價(jià)格昂貴,在民用上用的很少。目前氣凝膠都是用二氧化硅,但它的缺點(diǎn)是強(qiáng)度低。因此,人們對(duì)下一代的氣凝膠提出了強(qiáng)度和柔性的要求。纖維素中大量氫鍵的存在使得它溶解了以后也很容易回到一起去,所以它非常適合做氣凝膠。將纖維素溶解了以后跟水進(jìn)行交換,最后干燥就得到了氣凝膠,同時(shí)我們還可以調(diào)整它的孔徑,讓它變成一個(gè)半透明的氣凝膠。由于纖維素不融化的特點(diǎn),我們后來(lái)還做了氣凝膠隔膜,可作為耐高溫的電池隔膜,制備更加安全的電池。
生活中有各種低品質(zhì)的纖維素原料,比如秸稈、廢舊紙張、廢舊含棉紡織物。在中國(guó)秸稈處理一直是個(gè)很敏感的話題,直接燃燒會(huì)產(chǎn)生污染,轉(zhuǎn)化利用輸入又大于輸出。如何把低成本的纖維素做高附加值的應(yīng)用?
第一個(gè)是玉米秸稈直接溶解,保留里面的納米晶體結(jié)構(gòu)得到半透明的膜,強(qiáng)度可以做到50 MPa(圖3);第二個(gè)是以小麥秸稈為原料,將少量高聚合度的纖維素與小麥秸稈粉末共混后做膜,膜強(qiáng)度也大于50 MPa,這是一個(gè)非常實(shí)用的方法,加少量的高聚合度纖維素就可以將低品質(zhì)的纖維素變成一個(gè)可以用的材料(圖4)。
圖3納米增強(qiáng)法實(shí)現(xiàn)玉米秸稈的高值化利用
圖4 增強(qiáng)纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)法實(shí)現(xiàn)小麥秸稈的高值化利用
纖維素除了溶解做加工之外還有一個(gè)重要的應(yīng)用是纖維素的功能化。纖維素衍生物在食品、化妝品里面大量使用。纖維素功能化的反應(yīng),原來(lái)都是采用非均相法,得到的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不均一、穩(wěn)定相較差。但在離子液體溶劑里面可以做到非常有效的分子級(jí)反應(yīng),這些細(xì)微的差別會(huì)使得纖維素衍生物在溶解性、流變、加工性和功能上不同于非均相反應(yīng)得到的纖維素衍生物。纖維素在離子液體中的反應(yīng)條件溫和、可控、效率高、工藝簡(jiǎn)單。
纖維素作為一個(gè)線性高分子,其6位羥基和其他兩個(gè)位置的羥基的活性是不一樣的,利用均相反應(yīng)可以選擇性的接入不同功能的基團(tuán),使它變成一個(gè)新的材料。包括發(fā)光材料、阻燃材料、抗菌材料和pH響應(yīng)材料等,同時(shí)還可以將材料做成多種形式包括涂層、膜、打印染料和凝膠等。
比如發(fā)光的防偽材料,利用纖維素均相可控反應(yīng)的優(yōu)勢(shì),把原來(lái)容易聚在一起的熒光分子,通過(guò)化學(xué)方法鍵合到纖維素上,克服了溶液狀態(tài)下聚集誘導(dǎo)淬滅效應(yīng),將其制成固態(tài)熒光材料,同時(shí)它仍然具有高分子的可打印、可噴涂的特點(diǎn),將不同的發(fā)光基團(tuán)接到不同的纖維素上可以得到不同的顏色,將紅、綠和藍(lán)三種顏色的纖維素衍生物共混,利用三基色原理,還可以做打印的動(dòng)態(tài)熒光材料(圖5)。
圖5 纖維素基動(dòng)態(tài)全彩固態(tài)熒光防偽材料
胺跟食品新鮮程度有關(guān)系,因此可以用來(lái)檢測(cè)海鮮的新鮮度。熒光檢測(cè)以前主要采用靈敏度高的儀器進(jìn)行檢測(cè),費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。現(xiàn)在比率色檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)快速高效的肉眼識(shí)別,它的顏色變化是由波長(zhǎng)變化引起的。通過(guò)將一種對(duì)有機(jī)胺敏感的纖維素衍生物和另一種對(duì)有機(jī)胺不敏感的纖維素衍生物共混,得到一種比率型的纖維素基熒光檢測(cè)材料(圖6)。隨著海鮮新鮮程度不同,釋放出胺的含量不一樣,它的顏色會(huì)逐漸變化。
圖6 纖維素基胺響應(yīng)雙發(fā)射固態(tài)熒光標(biāo)簽:海鮮新鮮度監(jiān)測(cè)
光動(dòng)力抗菌材料是一種新型的抗菌材料,利用纖維素可多功能化的優(yōu)勢(shì),將它變成一種水溶性的且只要有白光照射就會(huì)有長(zhǎng)久抑菌效果,而且是一種可以消除細(xì)菌耐藥性的高分子抑菌材料,而且材料本身對(duì)細(xì)胞沒(méi)有毒性。將它作為抑菌劑噴灑到需要定期消毒的場(chǎng)所,比如醫(yī)院、地鐵站以及公交車(chē)等公共場(chǎng)所,只要有白光照射就能達(dá)到長(zhǎng)久的抑菌效果。
pH檢測(cè)材料可以從14到13這么窄的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)顏色的變化,在以前都沒(méi)有報(bào)道過(guò)(圖7)。接下來(lái)打算把它調(diào)到人體pH7附近,做快速檢測(cè)。
圖7 纖維素基pH傳感器:可視化、精準(zhǔn)檢測(cè)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿區(qū)pH值
以前纖維素制膜工藝污染很大,中國(guó)逐漸在關(guān)停。而我們的離子液體工藝是物理溶解,基本沒(méi)有污染。原來(lái)工藝需要三天時(shí)間,現(xiàn)在三十分鐘就做出來(lái)了(圖8)。在車(chē)間里面都聞不到氣味,火都點(diǎn)不著,非常安全。其中溶劑是我們的專(zhuān)利,包括后面的溶劑回收,溶劑是可以回收再反復(fù)利用的。用我們這個(gè)工藝與企業(yè)合作建立了生產(chǎn)線,2019年基本已經(jīng)建成了,今年11月底試車(chē)。生產(chǎn)的產(chǎn)品推薦在快遞物流上使用,特別是用低成本秸稈做的膠帶,有很好的應(yīng)用前景。
圖8 纖維素膜的傳統(tǒng)粘膠工藝與離子液體新工藝指標(biāo)對(duì)比
就匯報(bào)這么多,謝謝大家。
【討論與交流】
劉國(guó)詮(主持人):謝謝張軍研究員給我們進(jìn)行了非常生動(dòng)、有趣、高技術(shù)含量高、有很強(qiáng)創(chuàng)新思維的這樣一個(gè)報(bào)告。非常有特色,不僅僅有學(xué)術(shù)上,技術(shù)上的創(chuàng)新,還實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。下邊咱們大家就張軍研究員報(bào)告內(nèi)容開(kāi)展討論。
桂文莊:我想問(wèn)一個(gè)問(wèn)題,你剛開(kāi)始提到一個(gè)問(wèn)題,就是塑料污染的問(wèn)題,現(xiàn)在的確很?chē)?yán)重。今年何局去上海參分院加一個(gè)沙龍,就是講的塑料污染的問(wèn)題。在海洋里面出現(xiàn)的垃圾島已經(jīng)超過(guò)了好幾個(gè)國(guó)家的面積,海里頭的微塑料顆粒已經(jīng)到了可怕的程度,問(wèn)題是怎么解決這個(gè)問(wèn)題?,F(xiàn)在塑料還在大量用,您能不能談一談纖維素將來(lái)能不能夠使得成本進(jìn)一步的降低,取代現(xiàn)在所有的塑料包裝,如能夠走到這一步,是非常誘人的事情,將會(huì)給全人類(lèi)做出巨大的貢獻(xiàn)?,F(xiàn)在的成本到底怎么樣?有沒(méi)有希望進(jìn)一步降低成本?
張 軍:我們一直在努力降低成本,包括我們講的低成本纖維素,完全有可能,包括原材料。我們前兩天剛在院里面做了中期匯報(bào),我們承擔(dān)院里面一個(gè)項(xiàng)目,用低成本原料的高值化,跟王獻(xiàn)紅老師一起承擔(dān),我做的就是低值化纖維素,剛才講的秸稈。如果我們把剛才講的那個(gè)膠帶膜做到一萬(wàn)塊錢(qián)左右的時(shí)候,就一定能大規(guī)模用起來(lái)。因?yàn)槟壳袄w維素原料一般都是六七千塊錢(qián),如果我們用秸稈的話,基本上可能把成本控制在兩千塊錢(qián)左右,包括處理的成本。
桂文莊:一個(gè)是塑料袋現(xiàn)在用的太多了,還有像塑料飯盒一類(lèi)的塑料包裝,這個(gè)事情你們有沒(méi)有在做。
張 軍:我們的纖維素在現(xiàn)在不能做,因?yàn)樗枰厥獾墓δ?、性能,這個(gè)行業(yè)都在努力。我最近去參加了三個(gè)上海市科技論壇,都在討論這個(gè)問(wèn)題。
桂文莊:你的纖維素薄膜做的非常好。
張 軍:我們第一步做快遞塑料膠帶,強(qiáng)度肯定比它那個(gè)高,低成本。大家一起齊心努力,全方位去做。
桂文莊:聚乳酸也想做各種各樣的制品,也是成本問(wèn)題,成本太高。所以往這條路走,真正的取代現(xiàn)在這個(gè)不可降解的塑料,這條路是個(gè)怎么走法?
張 軍:需要努力,逐漸解決,不能一次到位?,F(xiàn)在的聚乙烯做得太好了,成本又低,又輕,在地膜上它的成本是最好的,價(jià)格最低,一畝地地膜可以做到十塊錢(qián),我們只能逐步來(lái),一個(gè)領(lǐng)域、一個(gè)領(lǐng)域逐步去推廣。主要就是膠帶、地膜和基膜。
白鳳蓮:纖維素加工后的溶劑等排放物是否能回收?
張 軍:溶劑——離子液體和沉淀劑——水全部回收,還能再利用,投進(jìn)去的纖維素直接成為產(chǎn)品。
白鳳蓮:做完器件以后溶劑能回收?
張 軍:它是一種鹽,鹽幾乎不揮發(fā)的,把水拿走就行,它留下來(lái)了,反復(fù)用。
李培基:回收的溶劑肯定有殘留物,怎么處理?
張 軍:對(duì)于殘留物,有安全標(biāo)準(zhǔn)。在回收的時(shí)候,有多級(jí)回收處理方法,有脫顆粒的,有脫顏色的,都有。
趙保路:我今天聽(tīng)了張教授介紹非常興奮,因?yàn)榻】祮?wèn)題是一個(gè)非常大的問(wèn)題,什么都有,吃的東西很多,但是老百姓都不敢吃,這里邊污染非常嚴(yán)重。你們這個(gè)發(fā)明不僅理論上有創(chuàng)新,實(shí)際解決的問(wèn)題太有意義了?,F(xiàn)在說(shuō)兩個(gè)大的污染,一個(gè)就是塑料污染。
張 軍:塑料現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)在人體里面有,現(xiàn)在具體的危害還不清楚,到底是導(dǎo)致人類(lèi)癌癥還是其他病沒(méi)有結(jié)果,只是說(shuō)殘留出現(xiàn)了。
趙保路:造紙?jiān)斐傻奈廴疽埠軈柡?,你現(xiàn)在的發(fā)明弄好了,把這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)滅掉都有可能。造紙污染強(qiáng)酸強(qiáng)堿太厲害了,我是搞自由基的,他們說(shuō)氧自由基這個(gè)方法會(huì)減少污染,受到很大困難,應(yīng)用起來(lái)很困難,你這個(gè)弄好了成本下來(lái)會(huì)很有好處。這兩個(gè)大的污染去除了對(duì)人類(lèi)健康很有意義。
講到纖維素,對(duì)人類(lèi)健康是很重要的,大家都知道吃可溶性纖維對(duì)人體很有好處,對(duì)心血管的健康,糖尿病的控制都非常重要。取材里面植物里面的可溶性的,魔芋里面的纖維素含量很高,天然的東西。我覺(jué)得這個(gè)技術(shù)如果弄好的話,可以把很多認(rèn)為沒(méi)法吃的東西都可以降解為無(wú)毒的可溶性纖維的話,原料就大大擴(kuò)大了。
張 軍:纖維素可以拓展到多糖加工上面,現(xiàn)在我們沒(méi)有精力做,把一個(gè)纖維素做明白就很不容易了。因?yàn)楹芏喽嗵鞘遣蝗芙獾?,這個(gè)纖維素可以在里面做一些分離。
趙保路:比如我們吃了以后到大腸里面,我們的有益菌就靠纖維素的,就可以把有益菌培養(yǎng)起來(lái),還可以產(chǎn)生很多的抗氧化劑,對(duì)人體健康非常有好處。把這個(gè)弄好以后是非常有前景的東西,我建議化學(xué)所給張軍教授的實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大規(guī)模,可以搞的更擴(kuò)大一些,應(yīng)用起來(lái)就更快一些。
張 軍:可以擴(kuò)大跟其他所的交叉,比如說(shuō)生物所或者微生物所,纖維素需要協(xié)同,是全方位的。
桂文莊:關(guān)鍵是科學(xué)家要有一些交流,共同提出一些項(xiàng)目來(lái),院里領(lǐng)導(dǎo)不都是這方面的專(zhuān)家,所以我覺(jué)得這點(diǎn)非常要緊。剛才趙保路同志提的這兩個(gè)問(wèn)題非常有意義,起碼從應(yīng)用纖維素領(lǐng)域去出發(fā)。
張 軍:那個(gè)產(chǎn)業(yè)都挺大,纖維素人是不消化的,但是把纖維素歸納在七大營(yíng)養(yǎng)素里面,它是幫助人消化的。
趙保路:我老家是河北省的,一季玉米,一季小麥,大量的秸稈,說(shuō)是埋到地底下,其實(shí)很難。如果利用起來(lái)的話,原料太多了。
張 軍:秸稈還田要有充分的微生物才能降解。
宋家駿:剛才講的熒光材料還有發(fā)光材料,這個(gè)發(fā)光材料怎么發(fā)?
張 軍:熒光材料是發(fā)光材料的一種形式,我們這個(gè)屬于光致發(fā)光,紫外光激發(fā)。我們只是把纖維素用起來(lái),我們所做發(fā)光材料的人太多了。
閆??疲?/strong>利用離子液體有很多優(yōu)點(diǎn),但是離子液體利用的就是無(wú)機(jī)和有機(jī)協(xié)同效應(yīng),最關(guān)鍵是你的對(duì)象。現(xiàn)在氫鍵是一個(gè)方面,但是相互的作用不是化學(xué)鍵所破壞的,真是單獨(dú)的氫鍵,很容易破壞的。但是關(guān)鍵問(wèn)題是這里頭有無(wú)機(jī)的和有機(jī)的作用,有機(jī)的作用就是疏水作用,還有無(wú)機(jī)作用在這里面靜電作用、空間作用比較大了。也就是說(shuō)除了疏水作用,包括應(yīng)用的材料當(dāng)中的分子結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、聚合度,都有關(guān)系。所以在這方面規(guī)律性研究還要研究,因?yàn)槟阋胝乙粋€(gè)好的離子液體溶解所有,不可能溶解所有。纖維素現(xiàn)在看來(lái)最后如果是改性,改性以后用到什么就干什么。如果用到藥物輸送就做成囊泡。這是非常廣泛的。所以最關(guān)鍵的,我認(rèn)為在驅(qū)動(dòng)力就是弱作用,就是二級(jí)作用,疏水作用、靜電作用、空間作用,不知道這些做沒(méi)做。在這方面如果找到規(guī)律性了,我想要什么樣的纖維素我就可以形成什么樣的纖維素,這方面有什么考慮?
張 軍:這個(gè)離子液體作用非常復(fù)雜,過(guò)程所有一個(gè)組有一百多人,職工就有好幾十,有專(zhuān)門(mén)的人做里面的結(jié)構(gòu),我們沒(méi)有精力做那么多的事情。像我們組里做一個(gè)溶解劑,我們研究一段時(shí)間就不能再做了。我們精力有限,我們?cè)诋a(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)候,在基礎(chǔ)上面停留的事情太多,后面就沒(méi)法做了。但是我們也是有想法的,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)離子液體了,后來(lái)一有時(shí)間就再布置學(xué)生,學(xué)生來(lái)了以后花三個(gè)月探究新的離子液體,好幾屆學(xué)生都沒(méi)發(fā)現(xiàn),后來(lái)就覺(jué)得沒(méi)必要做那么多。這個(gè)離子液體已經(jīng)夠好了。并不是溶解度越高越好。高分子里面紡絲拉膜有個(gè)說(shuō)法,就是濃度越高纏結(jié)非常嚴(yán)重,對(duì)后面的拉膜趨向是不利的,所以它濃度就到12%。纖維素紡絲基本就選12%濃度,濃度再高的時(shí)候?qū)δば阅芗庸?,綜合成本會(huì)帶高,性能反而不好。這一塊在新一代離子液體開(kāi)發(fā)基本就不做了,把所有精力就花在后面新產(chǎn)品加工上面了。這里面確實(shí)非常復(fù)雜,但是我們只做一點(diǎn)大的內(nèi)容,包括里面的聚酯纖維做得非常清楚。你講的溶解機(jī)理,溶解機(jī)理我們后面就不怎么做了,現(xiàn)在有上百篇文章,就是接著我們后面做的,包括理論計(jì)算還是做溶解機(jī)理的,都發(fā)在物理雜志上。
沈德言:現(xiàn)在小麥秸桿能直接成為你的原料嗎?
張 軍:我們說(shuō)的這個(gè)膜是全部用這種原料的。
沈德言:木質(zhì)素怎么分離?
張 軍:不分離。
桂文莊:關(guān)鍵的成本在哪兒?
張 軍:回收。回收是需要能耗的,要蒸發(fā)。
習(xí) 復(fù):我問(wèn)一個(gè)問(wèn)題,黑液木質(zhì)素,許多造紙,就是做制漿車(chē)間就是這樣的污染,現(xiàn)在解決了嗎?做纖維素膜,臭的要命。
張 軍:基本上沒(méi)解決,氫氧化鈉堿處理太便宜了,然后效果也特別好,基本上全世界都在用。暑假我去加拿大參加會(huì)議,都有,西方國(guó)家也有,在日本王子制漿也往海里排,氫氧化鈉比那些有毒的化學(xué)品太溫和了,就是一些堿、黑液木質(zhì)素,危險(xiǎn)性就小多了,在西方發(fā)達(dá)國(guó)家制漿造紙還都存在,危害都一樣的。
習(xí) 復(fù):木質(zhì)素現(xiàn)在有其他的好的轉(zhuǎn)化方法嗎?
張 軍:木質(zhì)素比纖維素難做得多。
習(xí) 復(fù):我覺(jué)得你基礎(chǔ)研究至少還得干個(gè)二十年吧,已經(jīng)干了二十年了,在這個(gè)基礎(chǔ)上再做一些工作。
張 軍:時(shí)間挺緊迫,需要做的工作還很多。
關(guān)家玉:您講的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中成膜,基本上是粘流性,真正做成薄膜的話我做過(guò)好多年了,一定要有橫向縱向的比例。天然高分子是非常復(fù)雜的,結(jié)構(gòu)也復(fù)雜,很多也不均勻性,分子量分布,取代基的分布都不均勻,合成的高分子均衡的條件下都要找最佳值的才能成膜。
張 軍:成膜的事我們跟別人合作,做國(guó)內(nèi)做得最好的成膜廠家。我們覺(jué)得三米的膜出來(lái)之間的差距怎么控制得好?我們跟他們合作的,他們做的非常好。
關(guān)家玉:你們測(cè)過(guò)三米的嗎?
張 軍:其他的性能,包括主要的幅間差,這個(gè)膜的厚度之間差異必須不超過(guò)0.1。
關(guān)家玉:厚度是一方面,它還有很多強(qiáng)度跟分布挺復(fù)雜的,這沒(méi)關(guān)系。
張 軍:那個(gè)就是高性能應(yīng)用了,我們一般的包裝膜還沒(méi)考慮那么細(xì)的。
吳石增:我是電工所的,咱們今天講的纖維素它的來(lái)源是不是主要在一些天然物質(zhì)上,怎么來(lái)的?
張 軍:植物的纖維素占絕大部分,動(dòng)物里面或者是海洋里面也會(huì)有纖維素,量非常少。
吳石增:這些來(lái)源的原料、材料,哪些性質(zhì)最好?對(duì)人體,對(duì)生物體的傷害最???在研究方面有沒(méi)有這方面的學(xué)術(shù)討論?
張 軍:纖維素在化學(xué)里面結(jié)構(gòu)都是一樣的,不管什么結(jié)構(gòu)來(lái)。到人接觸的時(shí)候無(wú)非是長(zhǎng)和短的問(wèn)題,結(jié)構(gòu)是一樣的,分子量是一樣的,來(lái)源不一樣就是雜質(zhì)不一樣,提純以后都是一樣的。
吳石增:在什么物質(zhì)里提的纖維素最多?
張 軍:棉花中含量最多,現(xiàn)在用的最多的是木漿。制漿造紙,從北美那些國(guó)家來(lái)的,這邊采,那邊種,已經(jīng)平衡了,中國(guó)的木漿從外國(guó)進(jìn)口。
吳石增:綠色加工業(yè)講了,能不能再講一下,主要采用什么方法進(jìn)行綠色加工?
張 軍:純的纖維素膜就是用的木漿,主要講的工藝,這個(gè)工藝現(xiàn)在已經(jīng)有了。我們講纖維素膜有兩大塊沒(méi)有被聚乙烯、聚丙烯替代掉,國(guó)外所有的香腸是纖維素膜做的,國(guó)內(nèi)所有的煙花爆竹包裝紙是纖維素膜的。纖維素膜是天然抗靜電的,因?yàn)樗锩嬗兴?,?huì)吸一點(diǎn)水分,天然抗靜電,聚丙烯再怎么加抗靜電別人也不敢用的。國(guó)際上的大香腸灌完以后有360度的蒸汽消毒,其他的膜都干不了這個(gè)事兒。纖維素膜有個(gè)優(yōu)點(diǎn)叫透氣不透氧,只有水汽能進(jìn)去。
吳石增:離子液體溶解纖維素這里邊的好處有多少?
張 軍:本身纖維素的溶劑就非常少,溶劑比較穩(wěn)定,因?yàn)槔w維素不能用其他方法加工,溶液加工有個(gè)溶液回收的問(wèn)題,就有能耗,我們的纖維素沒(méi)辦法,因?yàn)樗臍滏I在那兒只能用溶劑。
劉國(guó)詮(主持人):時(shí)間過(guò)得飛快,今天大家討論得很熱烈,沒(méi)有討論完的會(huì)后可以再繼續(xù),今天沙龍到此結(jié)束。