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世博与新材料 融汇绿色理念 新材料扮靓世博 1851年的伦敦首届世博会，玻璃构造的水晶宫令世人惊艳，在今日的玻璃幕墙建筑中仍可见其影子；1867年，巴黎世博会上花匠莫尼埃展出了钢筋混凝土制成的小船和花盆，从此，钢筋混凝土成了世界土木工程的主角之一；1889年巴黎世博会的埃菲尔铁塔，革命性地使用了锻铁构件2010年上海世博会将有更多的新材料得以应用。这些新材料中，也许会出现流传后世的典范，更可贵的却是，它们所体现的节能、低碳、绿色理念，引领了全球的建筑新理念。节能环保高效新材料成亮点。目前，低碳经济已经取代世界经济的制高点，限制温室气体排放、节能减排的需求已经迫在眉睫。回答这份问卷，新能源、新材料、新技术是最好的答案，相信三者联合将会成为下一个“互联网”。 2010上海世博会主题馆用大豆纤维制成的智能帷幕、能实现冷热智能调节的温控玻璃镀膜、透明度不同的水泥上海世博会，不仅将带给人们一场感观盛宴，也将成为许多新型材料的“用武之地”。 新型的透水沥青混凝土，也叫排水性混凝土，它比普通的沥青混凝土孔隙率提高了，能使雨水通过该层内部的连通空隙沿路面横坡排出路外，而不至于在道路表面形成水膜和径流，排水能力比普通沥青路面提高倍。穿上透水沥青“新衣”的世博园区道路，将比普通路面降低噪音分贝，抗变形能力提高倍，比普通的高速公路路面更经久耐用。走向可持续发展的生态混凝土技术混凝土作为21世纪的建筑材料，除要考虑降低环境负荷，使其具有优良的环境协调性外，还要考虑自然循环、生物保护和景观保护等生态学问题。生态型混凝土即能够适应生物生长、对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料。有关这类混凝土的研究和开发还刚刚起步，它标志着人类在生产和使用混凝土材料的过程中，要保护环境，维护生态平衡的意识更加强烈了，对自己在建筑材料方面的开发研究工作提出了更高的要求。开发研究减轻环境负荷型混凝土，是人类在处理混凝土材料与环境的关系中更加积极的、主动的态度。它的目标是混凝土不仅仅作为建筑材料，为人类构筑所需要的结构物建筑物，而且它是与自然融合的，对自然环境和生态平衡具有积极的保护作用。生态混凝土的分类目前， 生态混凝土可分环境友好型生态混凝土和生物相容型生态混凝土两大类。1、环境友好型生态混凝土环境友好型生态混凝土是指可降低环境负荷的混凝土。目前，降低混凝土生产和使用过程中环境负担的技术途径主要有如下3条：(1)降低混凝土生产过程中的环境负担。这种技术途径主要通过固体废弃物的再生利用来实现，例如，采用城市垃圾焚烧灰、下水道污泥和工业废弃物作原料生产的水泥来制备混凝土。这种混凝土有利于解决废弃物处理、石灰石资源和有效利用能源等问题。也可以通过将火山灰、高炉矿渣等工业副产物进行混合等途径生产混凝土，这种混合材料生产的混凝土有利于节省资源、处理固体废弃物和减少CO2排放量。另外，还可以将用过的废弃混凝土粉碎作为骨料再生使用，这种再生混凝土可有效地解决建筑废弃物、骨料资源、石灰石资源、CO2 排出等资源和环境问题。(2)降低使用过程中的环境负荷。这种途径主要通过使用技术和方法来降低混凝土的环境负担，例如，提高混凝土的耐久性，或者通过加强设计、搞好管理来提高建筑物的寿命。延长了混凝土建筑物的使用寿命，就相当于节省了资源和能源，减少了CO2排放量。(3)通过提高性能来改善混凝土的环境影响。这种技术途径是通过改善混凝土的性能来降低其环境负担。目前研究较多的是多孔混凝土，这种混凝土内部有大量连续的空隙。空隙特性不同， 混凝土的特性就有很大差别。通过控制不同的空隙特性和不同的空隙量，可赋予混凝土不同的性能，如良好的透水性、吸音性、蓄热性、吸附气体的性能。利用混凝土的这些新的特性， 已开发了许多新产品，例如，具有排水性铺装用制品，具有吸音性、能够吸收有害气体、具有调温功能以及能储蓄热量的混凝土制品。2、生物相容型生态混凝土这是指能与动、植物等生物和谐共存的混凝土。根据用途，这类混凝土可分为植物相容型生态混凝土、海洋生物相容型生态混凝土、淡水生物相容型生态混凝土以及净化水质用混凝土等。植物相容型生态混凝土利用多孔混凝土空隙部位的透气、透水等性能，渗透植物所需营养， 生长植物根系这一特点来种植小草、低的灌木等植物，用于河川护堤的绿化，美化环境。海洋生物、淡水生物相容型混凝土是将多孔混凝土设置在河、湖和海滨等水域， 让陆生和水生小动物附着栖息在其凹凸不平的表面或连续空隙内，通过相互作用或共生作用， 形成食物链，为海洋生物和淡水生物生长提供良好条件，保护生态环境。净化水质用混凝土是利用多孔混凝土外表面对各种微生物的吸附，通过生物层的作用产生间接净化功能，将其制成浮体结构或浮岛设置在富营养化的湖河内净化水质，使草类、藻类生长更加繁茂，通过定期采割，利用生物循环过程消耗污水的富营养成分，从而保护生态环境。生态混凝土应用1、透水、排水性混凝土传统的结构用混凝土都要求其不透水性， 以满足强度和抗渗、抗冻等耐久性的要求。所以城市地表面大约80以上的面积被不透水、不透气的混凝土建筑物和道路覆盖。其不良影响有以下几点。第一，在集中降雨季节加重了城市排水系统的负担，容易造成内涝和道路积水，影响城市交通和居民的生活；第二，市区的地下土壤水分得不到应有的补充，地下水位降低，使地表植物的生长受到影响：第三， 由于地表面缺乏透气性和透水性，调节空气温度、湿度的能力降低，这将使城市的气候恶化，生态平衡失调。而排水性、透水性混凝土与传统的混凝土相比最大的特点是具有1 530的连通孔隙，具有透气性和透水性。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道路等，能够扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减小交通噪音，对调节城市空间的气温和湿度，维持地下水位和生态平衡具有重要作用。2 生物适应型型混凝土普通混凝土由于其组成材料之一的水泥在水化时，将产生占水泥石体积2025的Ca(OH)2使得混凝土呈强碱性，PH值高达1 2l 3，这种碱性对用于结构物的钢筋混凝土来说是有利的，具有保护钢筋不被腐蚀的作用。但对于道路、港湾、护岸用混凝土构件等，这种碱性不利于植物和水中生物的生长，因此开发低碱性、内部具有一定的空隙，能提供植物根部或生物生长所必须养分的空间是必须的。适应生物生长的混凝土是生态混凝土的一个重要研究方向。3、绿化、景观混凝土传统的混凝土色彩灰暗，表面呆滞，给人以硬、粗糙、灰冷的视觉效果。人们生活在被钢筋混凝土填充的城市中，感到远离自然，缺少生活情趣。所以开发能够植被的绿化混凝土，用于城市的道路两侧及中央隔离带、水边护坡、楼顶、停车场等部位，可以增加城市的绿色空间，调节人们的生活情趣，同时能够吸收噪音和粉尘，对城市气候的生态平衡也起到积极作用。此外，各种造型及色彩的混凝土构件，用于路旁栏杆、园林结构物等，可起到美化城市，丰富景观的作用。目前， 整个建筑业用掉世界资源、能源的4 0，美国的建筑物和建筑设施约占国家财富的70，其中混凝土占很大比例。因此21世纪建筑建材工作的重要任务是使水泥生产的资源、能源、环境污染减少一半，混凝土的寿命提高一倍。不久前召开的水泥混凝土可持续发展会议着重强调的是利用工业废渣及旧混凝土的重复使用。据报导， 日本每年有3000万吨旧混凝土，他们对其开发利用以生产砂子和水泥。此举，可谓高瞻远瞩，能避免5 0年后石灰石和砂子枯竭的困境。这是整个建筑业实行可持续发展的关键任务。随着新工业、科技的开发，拓展绿色生态混凝土的应用领域是必要的和可能的。多孔植被混凝土及人造海底山脉对于开发西北的黄土高坡及防治沙漠化(我国沙漠化面积达2622万平方公里， 占国土的27)和开发利用海洋资源，可能具有十分诱人的应用前景。在思考与规划我国的水泥混凝土的发展战略同时，一定要从整个国民经济的重大需求和紧迫问题出发， 力求获得最大的经济、社会效益，特别要注意保护资源和环境，造福子孙后代。LOM-E玻璃Low-E玻璃是重要的建筑材料，随着对建筑物装饰性要求的不断提高，玻璃在建筑行业中的使用量也不断增大。然而，当今人们在选择建筑物的玻璃门窗时，除了考虑其美学和外观特征外，更注重其热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题。这就使得镀膜玻璃家族中的新贵Low-E玻璃脱颖而出，成为人们关注的焦点。 Low-E玻璃又称低辐射玻璃，其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有以下明显优势： 1、优异的热性能 外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。有关研究资料表明，玻璃内表面的传热以辐射为主，占58%，这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失，最有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84，当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后，其辐射率可降至0.1以下。因此，用Low-E玻璃制造建筑物门窗，可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达到理想的节能效果。 室内热量损失的降低所带来的另一个显著效益是环保。寒冷季节，因建筑物采暖所造成的CO2、SO2等有害气体的排放是重要的污染源。如果使用Low-E玻璃，由于热损失的降低，可大幅减少因采暖所消耗的燃料，从而减少有害气体的排放。 2、良好的光学性能 Low-E玻璃对太阳光中可见光有高的透射比，可达80%以上，而反射比则很低，这使其与传统的镀膜玻璃相比，光学性能大为改观。从室外观看，外观更透明、清晰，即保证了建筑物良好的采光，又避免了以往大面积玻璃幕墙、中空玻璃门窗光反射所造成的光污染现象，营造出更为柔和、舒适的光环境。 Low-E玻璃的上述特性使得其在发达国家获得了日益广泛的应用。我国是一个能源相对匮乏的国度，能源的人均占有量很低，而建筑能耗已经占全国总能耗的27%左右。因此，大量应用Low-E玻璃的先天下，必将带来显著的社会效益和经济效益。聚碳酸酯（Polycarbonate）聚碳酸酯( PC) 树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，是当前用量最大的工程塑料之一，其高透明性和高抗冲击强度兼备的性能目前无其他材料可比。它具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料聚碳酸酯用途广泛，应用范围涵盖光学、电子电气、食品包装、办公自动化、挤出膜片、汽车、机械、医疗器械等众多领域，其中光学和电子电气是其最重要的两大市场，各占总消费量的近四分之一。电气电子市场主要是受以超薄型电视为主的数字家电液晶显示用高性能薄膜的需求量日益增长的推动；而数码相机、笔记本电脑、手机的壳体材料和液晶盘也需要采用增强型聚碳酸酯材料，液晶盘中的光导板、反射板、扩散板等部件则要求有一定的光学特性。另外汽车领域的应用正成为最具潜力的增长点之一，最初聚碳酸酯主要用于车灯透镜、合金材料等内外装饰，最近发展到在消音、减震等吸收材料等方面，进而扩展到敞篷车顶、后车窗等大型树脂玻璃部分。随着新用途不断开发，汽车对其需求量也在不断攀升。生产工艺聚碳酸酪( PC) 生产方法主要有光气合成法和酯交换法两种。光气合成法在常温常压下进行，以双酚A为原料，使用光气、氢氧化钠和二氯甲烷为原料及反应助剂，此法工艺成熟，制得的产品相对分子量较大，产品质量较高，易于规模化和连续化生产，生产条件不高，经济性好，长期占据着聚碳酸酯生产的主导地位。但其流程较复杂，使用的原料光气有剧毒，溶剂需配套回收装置。酯交换法流程较简单不需要使用溶剂但生产要求高温高真空，并需带搅拌的特殊设备，老式酯交换法制得的产品相对分子量分布较宽，质量稍差。近年来世界各大公司纷纷研究非光气法生产路线，1993年非光气法工艺研究成功，并由GE塑料日本公司实现了工业化生产，该法以双酚A与碳酸二苯酯为原料。是一种符合环境要求的“绿色工艺”，已成为今后聚碳酸酯合成工艺的发展方向，预计未来在聚碳酸酯生产中将逐渐占据主导地位。目前世界各国主要采用光气合成法生产聚碳酸酯。如今，聚碳酸酯已在从电子、航天等尖端科学到百姓日常生活的各个领域得到越来越广泛应用，发展聚碳酸酯工业具有强国富民的战略意义。近年来国内聚碳酸酯消费增长迅速，但几乎全部依赖进口，还没有依靠国产化技术建立大型的聚碳酸酯生产线，因此下大力气开发国产聚碳酸酯技术已到了刻不容缓的地步。一方面，应投入资金，加强我国已有一定基础的聚碳酸酯技术研究，争取在未来该领域的竞争中占有一席之地：另一方面，应尽快建造万吨级大型生产装置，否则该行业将全部被国外垄断。目前中科院成都有机化学研究所承担的碳酸二甲酯与苯酚交换合成碳酸二苯酯的小试项目已通过中科院鉴定，技术达到国际先进水平，这标志着我国在开发非光气法生产聚碳酸酯工艺方面迈出了可喜的一步。该国产化技术工艺流程简述如下：1)投料系统日料仓中粉状的碳酸二苯酯(DPC ) 经过计量泵按一定的投料比率进入熔化釜。在160，l atm条件下，熔化4小时。然后，双酚A(BPA) 粉末经计量泵进入熔化釜，粉料进入熔化的DPC中。继续搅拌2小时，至充分熔化DPC和BPA熔体进入混合罐。在16 0，1atm下进一步搅拌至分子充分接触。再将催化剂加入DPC、BPA熔体中，经输送泵进入预反应器。2)酯交换反应首先，在预反应器中熔体下进上出，形成层状柱推流( 活塞流) ，随着温度由160至220分段升高，压力由66，67mbr降至40mbar 。催化剂的活化能力充分引发。DPC和BPA熔体开始发生小分子问的酯交换反应，产生的苯酚气体从熔体中脱出，并同熔体一起进入第一酯交换反应器。第一酯交换反应器采用塔式，其内部形式新颖，充分考虑到熔体的传质、传热的需要。熔体在220235，40667mbr下，反应1 5小时。第一酯交换反应器顶部配有苯酚回