在新材料中，化工新材料是非常主要的組成部分之一，也是進(jìn)行中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要材料，現(xiàn)已成為了煉化行業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí)的主要方向。文章從新材料行業(yè)的現(xiàn)狀著手，對(duì)化工新材料產(chǎn)業(yè)對(duì)低碳發(fā)展的影響進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

一、新材料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀分析

新材料具體是指正在發(fā)展或者新進(jìn)發(fā)展的性質(zhì)特殊的功能材料及性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料，其品種繁多，從結(jié)構(gòu)組成上可以將其分為先進(jìn)復(fù)合材料、有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、金屬材料等[2]。在新材料中，化工新材料則是非常重要的組成部分之一，是整個(gè)化學(xué)工業(yè)中極具發(fā)展?jié)摿突盍Φ男虏牧稀Ｔ谖覈?guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，化工新材料的作用越來(lái)越突出，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，無(wú)論是在交通運(yùn)輸方面、新能源方面、醫(yī)療衛(wèi)生方面，還是在航空航天、電子信息以及國(guó)防軍工等方面，化工新材料的應(yīng)用均非常廣泛。

二、化工新材料產(chǎn)業(yè)對(duì)低碳發(fā)展的影響

2.1可再生原料

(1)通過(guò)生物質(zhì)原料進(jìn)行新材料的生產(chǎn)。我國(guó)具有豐富的生物質(zhì)資源，如：城市生活垃圾、農(nóng)林業(yè)廢棄物等。每年我國(guó)可利用的全部生物質(zhì)資源中，大約有4億噸為農(nóng)業(yè)廢棄物，另外林業(yè)廢棄物也有大約3.5億噸。光合作用為生物質(zhì)原料的主要來(lái)源，是實(shí)現(xiàn)碳匯、對(duì)自然界二氧化碳進(jìn)行吸收的有效途徑之一。植物生長(zhǎng)期間，利用光合作用，每年轉(zhuǎn)化成碳水化合物的二氧化碳大約有2000億噸，所以，生物質(zhì)材料是一種低碳材料，其二氧化碳排放量非常低，大約為石化基塑料的1/5。不僅生產(chǎn)生物質(zhì)產(chǎn)品的過(guò)程能明顯減少碳排放量，在使用期間也能有效減少碳排放量，通過(guò)不斷增加生物質(zhì)產(chǎn)品的占比，減排優(yōu)勢(shì)也會(huì)更加突出。現(xiàn)階段，在儲(chǔ)能碳材料、綠色建材、生態(tài)農(nóng)業(yè)及環(huán)境修復(fù)、能源等領(lǐng)域，生物質(zhì)原料得到了廣泛應(yīng)用。在制備碳材料時(shí)，選擇生物質(zhì)材料，將傳統(tǒng)的電池石墨電極所取代，能讓儲(chǔ)能性能明顯提高；在綠色建材方面，新型纖維板、秸稈復(fù)合墻板、木塑復(fù)合材料等發(fā)展現(xiàn)已比較成熟；在生態(tài)農(nóng)業(yè)及環(huán)境修復(fù)方面，生物炭直接還田、生物質(zhì)可降解地膜等技術(shù)現(xiàn)階段已接近實(shí)用化，已得到了小規(guī)模的推廣；在生物航空燃料、生物乙醇、生物柴油等能源方面，生物質(zhì)原料現(xiàn)階段已實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，而生物質(zhì)原料的碳減排效果也得到了肯定。今后在進(jìn)行化工新材料的生產(chǎn)時(shí)，生物質(zhì)將是非常重要的一項(xiàng)原料來(lái)源。

(2)以二氧化碳為原料生產(chǎn)新材料。①二氧化碳熱化學(xué)轉(zhuǎn)化：在二氧化碳的化工利用途徑中，氫氣在合成甲醛的過(guò)程中具有非常重要的作用，原料選擇“綠氫”，該原料則是利用可再生電力電解水所制作而成的，成為了甲醇合成的一個(gè)新途徑，因?yàn)閷?duì)環(huán)境的友好性更加理想，所以受到了行業(yè)的關(guān)注；環(huán)氧乙烷和二氧化碳共聚能進(jìn)行碳酸乙烯酯的合成，環(huán)氧丙烷與二氧化碳共聚則能進(jìn)行碳酸丙烯酯的合成，而碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯能生產(chǎn)高分子共聚生物材料、全生物降解材料、二氧化碳基阻燃保溫材料、聚碳酸亞丙酯基水性聚氨酯、聚碳酸亞丙脂多元醇[7]。綜上分析發(fā)現(xiàn)，二氧化碳和環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等反應(yīng)制備可降解塑料、聚碳酸酯等新材料，是將來(lái)二氧化碳應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。②二氧化碳電化學(xué)還原：現(xiàn)階段常常采用熱化學(xué)還原法、電化學(xué)還原法、光化學(xué)還原法以及光電催化還原法等來(lái)對(duì)二氧化碳進(jìn)行轉(zhuǎn)化、利用。和其他轉(zhuǎn)化利用技術(shù)相比較，電化學(xué)還原技術(shù)具有比較顯著的優(yōu)勢(shì)，例如能通過(guò)對(duì)電解條件進(jìn)行控制來(lái)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)控，能合成不同的含碳化合物、具有較高的催化效率，能采用清潔能源，反應(yīng)條件相對(duì)溫和。就算運(yùn)行溫度較低，也能實(shí)現(xiàn)電催化還原二氧化碳的整個(gè)過(guò)程，獲得碳?xì)浠衔铩⒑趸衔锏姆椒ū容^簡(jiǎn)單，作為減排方案的一種，其吸引力非常巨大。通過(guò)高效電化學(xué)反應(yīng)器構(gòu)型、增加二氧化碳?jí)毫Α⒉捎酶呋钚噪姶呋牧系却胧茏岆娀瘜W(xué)的還原效率明顯提高。

2.2新材料固碳作用

(1)高端碳材料。高端化碳材料主要包括了石墨烯、富勒烯、碳納米管以及碳纖維等。利用煤炭、石油、天然氣能生產(chǎn)獲得碳材料，而利用生物質(zhì)原料也能產(chǎn)生獲得碳材料。對(duì)于碳材料來(lái)講，其成分主要為碳元素，在轉(zhuǎn)化化石原料期間，有些碳會(huì)轉(zhuǎn)移到碳材料當(dāng)中，能對(duì)化石原料中的碳去向問(wèn)題進(jìn)行有效解決，為全產(chǎn)業(yè)鏈提供支撐，讓碳排放減少。改性瀝青屬于高等級(jí)道路瀝青之一，在基質(zhì)瀝青當(dāng)中加入各種添加劑，如：磨細(xì)橡膠粉、天然瀝青、高分子聚合物、樹脂等，進(jìn)而提升產(chǎn)品性能，其固碳量大約為85%。在進(jìn)行高端炭石墨材料的制備時(shí)，中間相瀝青作為前驅(qū)體，不但具有高模量的優(yōu)點(diǎn)，而且其高導(dǎo)熱的優(yōu)勢(shì)也比較突出，可以將其作為制備瀝青碳纖維的原料，無(wú)論是在航天航空方面，還是在尖端工業(yè)方面，其都具有比較理想的應(yīng)用前景。石油焦的固碳量大約為90%，其作為廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)的碳源，可用于制備附加值較高的新材料，現(xiàn)階段在電池負(fù)極材料、智能材料、先進(jìn)復(fù)合材料、納米碳化鎢材料等領(lǐng)域中，其應(yīng)用前景非常廣泛。

(2)車用輕量化材料。選擇輕量化材料不但能讓汽車的動(dòng)力性明顯提高，而且能降低排放、實(shí)現(xiàn)節(jié)能；相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)減輕汽車自重，能起到明顯的省油效果，進(jìn)而讓二氧化碳排放量明顯減少。常用的汽車輕量化材料有玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、工程塑料、合成樹脂復(fù)合材料、鋁鎂合金以及高強(qiáng)度鋼等。而現(xiàn)階段主要的發(fā)展方向則是“以塑代鋼”。現(xiàn)階段我國(guó)的車用塑料消費(fèi)量從整體上表現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在減少二氧化碳排放、降低油耗、實(shí)現(xiàn)車體輕量化、“以塑代鋼”等方面，這類材料具有非常重要的作用。(3)新能源材料。①光伏材料：該材料能將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能；太陽(yáng)能電池板的組成一共為5層材料，分別為背板、乙烯與醋酸乙烯酯的共聚物(EVA)、太陽(yáng)能電池片、EVA、光伏玻璃。電池片一般選擇半導(dǎo)體材料，如：非晶硅、多晶硅、單晶硅等。EVA是對(duì)電池片進(jìn)行封裝的一種熱熔膠黏劑，能充分粘結(jié)背板、鋼化玻璃與電池片，提升電性能的輸出。光伏裝置背板材料一般選擇聚氟乙烯復(fù)合膜材料，其耐老化性、阻水性、絕緣性均比較理想，能有效支撐和保護(hù)電池片。②風(fēng)電材料：分析整個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)現(xiàn)，其上游材料包括了葉片、電纜、主軸、機(jī)艙罩、風(fēng)機(jī)、塔筒，而風(fēng)電機(jī)組在將風(fēng)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化時(shí)，風(fēng)電葉片則是一個(gè)核心的關(guān)鍵部件，在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)成本中，其成本占比大約為2/10～3/10。從結(jié)構(gòu)方面分析，風(fēng)電葉片的組成包括了表面涂料、基體材料、夾芯材料、增強(qiáng)材料以及結(jié)構(gòu)膠。

(4)碳捕集材料。為了“雙碳”目標(biāo)能有效實(shí)現(xiàn)，相關(guān)行業(yè)也開(kāi)始更加關(guān)注二氧化碳的捕集基礎(chǔ)，而捕集材料的研究和開(kāi)發(fā)也受到了更多關(guān)注。從煙道氣中對(duì)二氧化碳進(jìn)行捕集的常用方法包括固體吸附法、低溫冷凝法、膜分離法、吸收法，現(xiàn)階段使用最成熟、最廣泛的捕集火電廠排放二氧化碳的技術(shù)就是固體吸附劑吸附二氧化碳，該技術(shù)不僅成本低、材料穩(wěn)定性理想，而且回收率高、吸附量大、吸附溫度范圍寬。現(xiàn)階段的吸附材料包括負(fù)載氨基材料、類水滑石類吸附材料、金屬氧化物及其鹽、金屬有機(jī)骨架材料、沸石、炭基材料等。

2.3廢棄材料的回收及循環(huán)利用

(1)化學(xué)回收廢棄材料。在努力實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、減少排放的這一過(guò)程中，對(duì)廢棄材料進(jìn)行回收和再利用是非常重要的一項(xiàng)措施。例如廢塑料，可通過(guò)化學(xué)方法、物理方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行回收再生。如果廢塑料較為干凈，品類單一、價(jià)值高，則可以采用物理方法，然而回收產(chǎn)物卻無(wú)法有效滿足醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的要求。如果廢塑料受污染、價(jià)值低，則可以選擇化學(xué)方法進(jìn)行回收再生。

(2)化學(xué)回收廢塑料的減碳效果。采用化學(xué)方法對(duì)廢塑料進(jìn)行回收再利用，這種措施的減碳作用尤為突出，在產(chǎn)品中對(duì)碳進(jìn)行固化處理，進(jìn)而讓碳排放明顯減少。和焚燒處置相比較，采用化學(xué)回收處置廢塑料，能讓碳排放減少大約50%。（作者：黃俊杰）