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1 绪论 1.1 研究背景 18世纪的工业革命使社会生产力迅速向前发展，但人类社会也为此付出了严酷的代价[1]。为满足富裕人的生活需求，人们向大自然贪婪地索取、恶意地掠夺，其后果是人与自然的对抗并且不断受到自然界的严厉报复，引出一系列全球性问题。掌握先进科学、技术、文化的人类是自然生态环境的最大破坏者，同时也是最大的受害者，使人类社会走向一条不可持续发展的危险之路。 传统工业的发展并没有解决人类社会的共同富裕问题，反而使两极分化更趋激化、贫富差异日趋悬殊。世界各国政府都已认识到走可持续发展的新路的必要性。 随着工业生产技术的发展，世界各国对环环境保护、环境治理的力度也越来越大。但是，先发展、后治理的传统方式非但没有趋缓环境的污染速度，反而使环境问题越来越严重。人们认识到．只有从污染的源头杜绝污染的产生，才是高层次的举措。1992年，里约热内卢会议提出了要从污染源头开始杜绝环境污染产生的绿色化学的概念。绿色化学是—种哲学思想，它要求绿色化学化学过程是对环境友好的，利用可持续发展的方法来降低维持人类生活水平及科学进步所需化学产品与过程所使用与产生的有害物质。其基本原则如下： （1）提倡在污染源头防止污染产生， （2）化学反应的设汁应遵循“原子经济性”原则反应物都转化为产物； （3）化学反应的原料尽可能采用无毒或低毒物质，并且，这些原料本身的生产也是环境友好的。尽量选用可自然再生的物质作原料； （4）化学反应的产物应是无毒和环境友好的； （5）化学反应所需的溶剂、催化剂和辅助剂都应是无毒物质，而且与环境相容； （6）能量利用率应达到最高； （7）化学合成路线尽量选择常温方法。 化学工业是要求实施清洁生产呼声最高的工业，但是化学工业是已渗透到各行各业，是其他工业的基础。为了彻底改变化学工业对环境造成的污染，必需彻底改变“先生产，后治理”的传统观念，代之以可持续发展的新理念。为此，在1996年，美国设立“总统绿色化学挑战奖”，以表彰在绿色化学与技术研究领域取得卓越成就的美国环境科学家。我国也于1998年主持召开了第一届国际绿色化学高级研讨会。 以石油为原料所合成的材料普遍具有难降解的特点，在它们失去使用性能后带给环境造成严重的污染，因此人类正积极寻找可再生或可降解的新型材料[2]。以生物质为基础的材料可以统称为生物质材料,包括天然的由聚多糖构成的淀粉、纤维素,由聚氨基酸构成的蛋白质等,以及由氨基酸、羟基酸经人工合成的具有生物相容性或生物活性的物质。由于其来源丰富,成本低,以及潜在的生物降解性能，它被认为是代替石油的最佳选择[3]。 生物质资源有十分广泛的应用,其可用于生产清洁燃料。一些发达国家正利用生物技术改造传统的谷物发酵技术制取酒精作为机动车燃料,开发固定化酵母细胞连续发酵工艺,并培育出适宜于连续发酵的固定酵母,使生产酒精的效率较传统工艺有数倍甚至数十倍的提高。美国一家公司已成功开发以廉价的农业和林业废弃物为原料的酒精制造新工艺,并在筹建年产几十万吨的工厂。生物质还可用于生产有机化学品。Du Pont公司和Cenecer公司经多年合作开发,以谷物制造的葡萄糖为原料,采用生物技术合成1 ,3 - 丙二醇,目前已接近成功。J.W.Frost和K.M.Draths 开发出了以淀粉和纤维素制取的葡萄糖为原料,采用DNA 重组技术改进的细菌,将葡萄糖转化为己二烯酸,然后再在催化剂的作用下加氢制备己二酸，用于替代以石油为原料的生产工艺，获得了1998 年美国“总统绿色化学挑战奖”的学术奖。 油脂是具有多种反应性官能团结构的生物质，它们常被用作原料，合成出可降解的高分子生物质材料。 植物油是一种常见的油脂，其是甘油三酸酯结构，其含有很多能够参与化学反应转换为的活性基团。人们广泛的用他们制造各种烷基树脂[4]。但是脂肪酸主链上的双键反应活性很低，人们开始引进些活性较高的基团来改变甘油三酸酯的结构。Wool[5]用大豆油马来酸半酯与苯乙烯进行自由基聚合而得到刚性热固性聚合物。该聚合物材料有较好的力学和热学性能，可以与玻璃纤维或Kvelar纤维制备复合材料，以替代不可降解的环氧树脂。 近几年，植物油基聚合物逐渐成为人们研究的热点,通过对植物油改性来开发出植物油聚氨酯、聚植物油、聚环氧植物油、聚酯等众多新型植物油基高分子材料。随着对植物油结构、改性方法、反应机理研究的逐步深入,植物油基聚合物产品质量的不断提高,将会在很多领域替代石油产品,初步实现了产业化。 1.2 植物油基树脂的研究状况 1.2.1植物油基聚合物的应用 植物油是人类历史上最早用于聚合物生产的原料之一[6]。人们最初都是使用植物油为原料来生产涂料、橡胶代用品和聚酰胺树脂等。尽管石油产品在很多化工领域替代了