可降解高分子材料
1 可生物降解高分子材料的定义
可生物降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。
2 生物降解高分子材料降解机理
生物降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子量小于500的小分子量的化合物(有机酸、酯等)；然后，降解的生成物被微生物摄入人体，经过种种的代路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。降解除有以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀聚合物后，由于细胞的增大，致使高分子材料发生机械性破坏。因此，生物降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物降解的机理尚未完全阐述清楚：除了生物降解外，高分子材料在机体的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。
人们深入研究了不同的生物可降解高分子材料的生物降解性，发现与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。高分子材料的化学结构直接影响着生物可降解能力的强弱，一般情况下：脂肪族酯键、肽键>氨基甲酸酯>脂肪族醚键> 亚甲基。当同种材料固态结构不同时，不同聚集态的降解速度有如下顺序：橡胶态>玻璃态>结晶态。一般极性大的高分子材料才能与酶相粘附并很好地亲和，微生物粘附表面的方式受塑料表面力、表面结构、多孑L性、环境的搅动程度以及可侵占表面的影响。生物可降解高分子材料的降解除与材料本
身性能有关外，还与材料温度、酶、pH值、微生物等外部环境有关。
3 可生物降解高分子材料的种类
按照原料组成和制造工艺不同可分为以下三种：天然高分子及其改性产物、微生物合成高分子和化学合成高分子。
3．1 天然高分子及其改性产物
天然高分子包括淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等，虽然具有完全生物降解性，但是其热学、力学性能差，成型加工困难，不能满足工程材料的性能要求，因此需通过改性，得到有使用价值的可生物降解材料。
日本四国工业试验所开发了以乙酰多糖和纤维素为主要成分的高分子材料，试制的生物降解薄膜、无纺布、发泡塑料等已接近实用化。Mater—Bi是由意大利Novamont公司开发的树脂，具有互穿网络结构，是一种生物降解性很好的材料，其显著特点是氧的阻隔性能好，已应用于包装行业。
蛋白质的降解主要是肽键的水解反应所引起的。美国C1emson大学正在研究从玉米、麦子、大豆等植物中提取蛋白质。可溶性蛋白质在一定温度(如140~C)下可交联，人们用其与纤维素一起制造生物降解复合材料：纤维蛋白单体在凝血酶作用下聚合成立体网状结构的纤维蛋白凝胶，纤维蛋白凝胶来源于自身血液，可避免免疫原性问题，是一种较为理想的细胞外基质材料。
3．2 微生物合成高分子
微生物合成高分子是由微生物发酵法制成的一类材料，主要包括聚酯和多糖，如：真氧产碱杆菌可以利用果糖、木糖、延胡索酸、衣糠酸、丙酸、乳酸作为碳源生产PHB(聚一3一羧基丁酸酯)。具有代表性的是聚B一羟基烷酸(PHAs)系列聚酯。如英国IC公司首先以丙酸、葡萄糖为碳源食物，通过发酵法成功地开发出有实用价值的生物降解性3一羟基丁酸一3一羟基戊酸共聚物，商品名为Biopol。Biopol的机械性能(从硬质到软质)、耐热性、耐水性、耐油性、耐药性和气体屏障性均优良，熔点为130～160~C，拉伸强度为18～30MPa。Biopol在好气和厌气条件下均显示出良好的生物降解性，最后分解为二氧化碳和水而消
失，但在空气和净水中不会降解。
3．3 化学合成高分子
可以用化学合成法生产的有生物降解性高分子包括聚乳酸(PLA)、聚8一己酯(PCL)、聚乙烯醇(PV A)等。美国Union Carbide公司以PCL为原料开发了商品名为Tone的产品；日本昭和高分子公司也开发了类似产品Bionol1e，已用来生产包装瓶、薄膜等：聚乙烯醇为研究得最多的可生物降解的高聚物。美国Air Product&Chemical公司开发了Vinex品牌，它是以聚合度较低的聚乙烯醇为基础的树脂同时具有水溶性、热塑加工性和生物降解性，可制得
适用于包装食品的薄膜、农用水溶性薄膜、容器及一次性消费用品等。
近年来世界上研究开发最活跃的可降解高分子材料是聚乳酸PLA类材料的一个突出特点是能用多种方式加工，如挤出、纺丝、双轴拉伸等，加工过程中分子的定向不仅会大大增加力学强度，同时使降解速度变慢。目前国际市场上出售的PLA树脂仅有5种：大日本油墨与化学公司的产品CPLA；三井化学公司的产品LACEA；日本岛津制作所的产品LACTY：Cargill Dow公司的产品EeopLa；美国Chronopo1公司的产品Heplon除脂肪族聚酯外，聚酰胺类、聚酸酐类、聚氨酯、聚磷脂等也有研究。
4 生物可降解高分子材料的应用
生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：
(1)利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。如填埋法对土地有长期危害，并且随填埋地的日益减少而无法继续实行；焚烧法释放出大量有害气体；回收再利用法，因材料的收集、分拣困难，故一时难以推广。因此所有这些都无法彻底解决污染问题，只有生物降解高分子才能从根本上解决废弃物所造成的环境问题。
(2)利用其可降解性，用作生物医用材料。由于成本等因素，目前研究多集中在生物医疗工程领域，因此以下对可降解高分子在此方面的应用作一简述。
生物医学材料必须具备以下两个条件：
一、要求材料与组织短期接触时无毒性、无致敏、无致炎、无致癌作用、无其他不良反应
二、应具备耐腐蚀性及相应的生物力学性能和良好的加工性能。这类材料可在生物体分解，参与人体新代，并最终排出体外，其基本特征是生物降解性和生物相容性。
4．1 药物／基因控制释放系统
初期的药物控制释放体系是将活性物质加载到高分子基质中，然后再输人人体。在该体系中，药物释放主要是由扩散驱动，而后高分子基质本体水解。这方面用得较好的是DLLA／GA共聚物。PLA和PLGA制成的微球，能在一段时间以一恒定的速率释放缩氨酸、蛋白质、疫苗等，其释放速率依赖于高分子的生物可降解行为。而药物以纳米球和纳米颗粒的形式直接注射到固态组织或器官中，则是更进一步的发展。微球制剂可靶向体不同的器官和组织，使药物有效地靶向控释，拓宽了给药途径，减少了给药次数和给药量，提高了药物的生物利用度．最大程度地减少了药物对全身特别是肝、肾的毒副作用，美国专利提到一种利用可生物降解高分子制造缓控释药物的技术，可使药物在牙周病灶组织长期发挥药效。PCL类的聚酯也被用于药物释放。PCL是一种半结晶高分子，药物渗透性好，且降解速率很低。将PCL和聚L一丙交酯(PLLA)或聚羟基乙酸(PGA)共混，或合成相应的嵌段共聚物，有利于控制生物降解过程和药物释放特性。例如，控制PLA和PCL片段的长度就能控制药物释放行为。
4．2 外科手术缝合线
用聚乙交酯、PLLA及其共聚物制成的外科缝合线，可在伤口愈合后自动降解并被生物体吸收，无需拆线，现已商业化。目前的研究热点是如何提高缝合线的柔软性和机械强度，同时在缝合线加入非甾体消炎药来抑制炎症和排异性，加入增塑剂增加线的韧性和调节降解速度。研究发现，用甲壳质制成的缝合线无毒，机械性能良好，易打结，在胆汁、胰液中拉力强度的延续性比聚乙交酯纤维好，在使用初始的10～15天强度很好，以后迅速降解并被生物体吸收。
4．3 骨固定材料和组织工程
采用降解材料做固定材料可避免因使用不锈钢所造成骨质疏松及愈后的二次手术，在心血管组织工程也呈现出良好的应用前景。可用于骨折固定材料的聚合物有PGA、PLLA、PDLLAD等。PGA是一种结构最简单的线性聚烃基脂肪酸酯，是作为第一批可降解吸收材料被美国食品药物管理局批准用于临床的。用PGA纤维、PLA纤维、碳纤维、磷酸钙等增强PLA，可明显提高材料的初始强度和承载能力。另外，在治疗过程中还可将抗生素类的药物及骨生长因子、骨生长调节蛋白等置于植入材料中，可防止感染、促进骨愈合。将聚乳酸及其共聚物用作支撑材料，在其上移植器官、组织的生长细胞，使其形成自然组织，称为外科替代疗法，即组织工程。聚酯，特别是聚d一羟基酯(如聚乳酸、聚乙醇酸及聚e一己酯等)在组织工程领域得到了广泛的应用。专利提到一种利用2～3种可降解纤维做的织物，可植入可控释药物作为组织工程材料。
5 存在问题与发展前景开发和应用
生物可降解高分子材料，目前存在的主要问题是价格偏高，使其使用领域受到限制。在理论和技术方面，应加深对生物降解高分子材料的降解机理研究，在提高可降解高分子材料的机械强度、使用寿命的同时兼顾其降解性能是研究的重点。利用纳米技术将生物材料制成纳米级的胶体颗粒或制成超微小装置或纳米器械等，可用作药物载体、医用材料或医用设备等，这给医药学领域带来一场新的革命。但其降解产物的毒性、高分子聚合物本身的降解速度以及在体的蓄积等是其主要的问题。随着有关研究的进一步深入、生产技术的进一步提高和环保呼声的日益高涨，生物可降解高分子材料在21世纪必将实现工业化，进入人们的日常生活，在各种领域得到广泛应用。
科学技术 可降解高分子材料的研究现状 264006 菲尔普斯.道奇烟台电缆有限公司（山东烟台）周洪豪 【摘要】高分子材料是现代科技和生活不可缺少、不可替题随之而来,这些人工合成的高分子不能为生物所降解,而且自代的重要材料，但高分子材料往往不能很快讲解，这就会造成巨身分解极慢,它大大危害着我们的生存环境。于是人工合成降解大的环境污染。笔者从分析了可降解高分子材料的原理，并从各方高分子应运而出。降解的效果评价主要有：生物降解过程中塑面介绍了高分子材料的研究现状。料质量的减少量；生物降解过程中氧的消耗量；生物降解过程 【关键词】可降解；高分子材料；现状中二氧化碳的生成量；生物降解生成物的积存量，（过程见图 1.） 高分子材料，早在1932年高分子学科出现，1935年合成尼 2、光降解高分子 龙66。高分子材料给人们的生活带来便利。高分子材料具有很在制备塑料时,向塑料基体中加入光敏剂,在光照条件下就多其它材料不具备的优异性能,在尖端技术、国防建设和国民可诱发光降解反应。此类塑料称为光降解塑料。光降解引发剂经济各个领域得到广泛的应用,是现代科技和生活不可缺少、不有很多种,可以是过渡金属的各种化合物,如:卤化物、乙酰基丙可替代的重要材料,其生产和消费一直保持很旺的势头。21世酮酸盐、二硫代氨基甲酸盐、脂肪酸盐、羟基化合物、多核芳香纪更是高分子材料高速发展和充分利用的新世纪,但是大多数族化合物、酯(例如:磷酸酯),以及其它一些聚合物。引发剂可以高分子材料在自然环境中不能很快降解,日益增多的废弃高分在挤出吹膜或挤出前混合于高聚物中,也可以以印墨形式涂于子材料已成为城市垃圾的重要来源产生的白色污染已严重影响薄膜表面。这种方法以简单的方式制得具有不同使用期限的降人类生存环境,如消耗大量的天然资源；造成环境污染。高分子解膜,颇具应用价值。改变Ni、Co等稳定二硫代氨基甲酸盐和材料使用废弃后如何处理，往往都是焚烧，会产生有害气体，造 Fe、Cu等二硫代氨基甲酸盐的比例就可以得到不同寿命的降解成二次污染。填埋会占用大量土地，造成土壤劣化。回收再利用高分子材料。此外联二茂铁也可以引发光降解反应,该薄膜的难度大、成本高。这已成为全球性的问题。因此研究和开发可降解速度与光敏剂含量有关,在自然条件下测试得出光敏剂含降解高分子材料是非常有意义的。量与薄膜降解速度的曲线,然后可以根据该材料的使用期限选 所以，既要保证人们的生活品质又要减少环境污染，人们择适当的用量。除了以上光降解高分子以外,还有一类重要的合必须从源头做起，大力开发和推广环境可降解高分子原料，这成光降解高分子,其制备方法是通过共聚反应在高分子链上引是治标治本的好方法，符合当今高分子材料绿色化的潮流。入羰基型感光基团而赋予光降解特性,光降解活性的控制是依
四川工业学院学报 Journa l of S ich ua n Uni vers ity o f Sc ience and Tec hnolog y 文章编号:1000-5722(2003)增刊-0145-03 收到日期:2003-03-22 基金项目:中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目(部(基)349):四川工业学院人才引进项目(0225964) 作者简介:王周玉(1977-),女,四川省彭州市人,西华大学生物工程系助教,硕士,主要从事高聚物的合成、改性性质及其应用的研究。 可生物降解高分子材料的分类及应用 王周玉,岳 松,蒋珍菊,芮光伟,任川宏 (西华大学生物工程系,四川成都 610039) 摘 要: 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 关键词: 生物降解;高分子材料;应用 中图分类号:O631.2 文献标识码:B 0前言 塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料[1]是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳 的高分子材料。根据降解机理[1,2] 的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光-生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,使其化学结构发生变化,致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景,所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全 生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestruc tible ma terials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 [3,4] 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合成量超过1010 吨。利用它们制备的生物高分子材料可完全降解、具有良好的生物相容性、安全无毒,由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义,因而受到各国的重视,特别是日本。如日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳聚糖复合,采用流延工艺制成的薄膜,具有与通用薄膜同样的强度,并可在2个月后完全降解;他们还对壳聚糖)淀料复合高分子材料进行了大量的研究工作,发现调节原料的比例、热处理温度,可改变高分子材料的强度和降解时间。 天然高分子材料虽然具有价格低廉、完全降解等诸多优点,但是它的热力学性能较差,不能满足工程高分子材料加工的性能要求,因此对天然高分子进行化学修饰、天然高分子之间的共混及天然高分子与合成高分子共混以制得具有良好降解性、实用性的生物降解高分子材料是目前研究的一个主要方向。1.2 微生物合成高分子材料[3,4,5] 微生物合成高分子材料是由生物通过各种碳源发
可降解高分子材料 1 可生物降解高分子材料的定义 可生物降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。 2 生物降解高分子材料降解机理 生物降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子量小于500的小分子量的化合物(有机酸、酯等)；然后，降解的生成物被微生物摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。降解除有以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀聚合物后，由于细胞的增大，致使高分子材料发生机械性破坏。因此，生物降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物降解的机理尚未完全阐述清楚：除了生物降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。 人们深入研究了不同的生物可降解高分子材料的生物降解性，发现与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。高分子材料的化学结构直接影响着生物可降解能力的强弱，一般情况下：脂肪族酯键、肽键>氨基甲酸酯>脂肪族醚键> 亚甲基。当同种材料固态结构不同时，不同聚集态的降解速度有如下顺序：橡胶态>玻璃态>结晶态。一般极性大的高分子材料才能与酶相粘附并很好地亲和，微生物粘附表面的方式受塑料表面张力、表面结构、多孑L性、环境的搅动程度以及可侵占表面的影响。生物可降解高分子材料的降解除与材料
生物可降解高分子材料的发展现状与前景综述Present Development and Prospects of Biodegradable Polymer 张璐，浙江大学工科试验班1128班，jangru@https://www.doczj.com/doc/4b13269128.html, 摘要：本文介绍了生物可降解高分子材料的定义和降解原理，并概述了生物可降解材料的种类，例如天然高分子材料，合成高分子材料和掺混型高分子材料，同时介绍了可降解高分子材料在环境保护、医疗保健、食品包装等领域的应用，并对其未来发展作了展望。 关键字：可降解高分子材料，分类，应用，发展前景 Abstract: This paper introduces the definition and degradation mechanism of biodegradable polymer, and summarizes the types of biodegradable materials, such as naturally occurring polymers, synthetic polymers and mixing type. Besides, the application of biodegradable polymer in environment protecting, medical science and other areas and the development prospect of this material are also include. Keywords：degradable polymer, classification, application, development prospect 当前社会，在经济快速发展和科学技术突飞猛进的同时，谋求绿色发展已经越来越成为时代的重要趋势。这种发展理念不仅体现在经济活动上，也体现在生物、化学等基础学科领域。就高分子材料方面而言，我国目前的高分子材料生产和使用已位居世界前列，每年产生数百万吨的废弃物，既造成了环境破坏，又极大地制约了学科本身的发展。为了解决这种矛盾，生物可降解高分子材料应运而生。作为一种新型的环境材料，生物可降解高分子材料很好平衡了经济与环境之间的需求，同时也为医疗保健等领域作出了长足的贡献。它的研究和迅速发展，已经受到人们越来越多的关注。 1 生物可降解高分子材料的定义及降解原理 可降解高分子材料，是一种环保高分子材料，它是在一定条件下，能在微生物分泌酶的作用下由大分子分解为小分子的材料[1]。 高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。高分子水合
生物降解高分子材料 肖群 （东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040） 摘要：高分子材料在日常生活中的使用量越来越大．然而高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时，其使用后的大量塑料废弃物也与日俱增。给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。本文简要介绍生物降解高分子材料的定义、降解机理及影响因素的基础上，较为全面的阐述了当前生物降解高分子材料的应用领域。 关键词：生物降解，医用生物材料， 1 前言 聚合物工业蓬勃发展的同时也导致了环境污染的加剧，引起了人们对聚合物废料处理的关注。目前全世界每年生产塑料约1．2亿吨．用后废弃的大约占生产量的50％～60％。废塑料的处理以掩埋和焚烧为主，但这两种处理方法会产生新的有害物质。对此，一些国家实行了3R工程，即减少使用、重复使用和回收循环。但对一些回收困难、不宜回收或需要追加很大能量才能回收的领域(如食品包装、卫生用品)，实施3R工程很困难，而如果使用生物降解材料则十分有利[1]。 2生物降解高分子材料定义降解机理 2．1生物降解高分子定义 根据美国ASTM定义生物降解高分子材料是指在一定的条件下．一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料[2，3,4]。真正的生物降解高分子在有水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而高分子主链断裂，分子量 逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成CO 2和H 2 O[5]。 2.2生物降解高分子材料的降解机理 生物降解机理和光一生物降解机理．完全生物降解机理大致有三种途径：①生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解，电离质子化而发生机械性的毁坏．分裂成低聚物碎片：②生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新 物质(CH 4、C0 2 和H 2 0)：③酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩 裂。而光一生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面／体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物，并氧化断裂．分子量下降到能被微生物消化的水平。进一步研究发现．不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。 对不同种类的生物降解材料而言．它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。天然降解高分子材料．其本身来源于生物体，能保证足够的细胞及组织亲和性．降解周期一般较短．最终降解产物为多糖或氨基酸．容易被机体吸收．但是这种材料力学性能差。难于满足组织构建的速度要求，应用时需要进行改性。化学合成的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制。比如降解速度和强度可调．易构建高孔隙率三维支架．但材料本身对细胞亲和力弱．往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。[6] 3生物降解高分子材料的种类及降解过程
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目录 中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 (3) 第一节可降解高分子材料行业上下游产业链概述 (3) 第二节可降解高分子材料上游行业发展状况分析 (3) 一、上游原材料市场发展现状 (3) 二、上游原材料供应情况分析 (4) 三、上游原材料价格走势分析 (4) 四、上游原材料行业前景分析 (4) 第三节可降解高分子材料下游行业需求市场分析 (4) 一、下游行业发展现状分析 (4) 二、下游行业需求状况分析 (9) 三、下游行业需求前景分析 (10) 2
3 中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 第一节 可降解高分子材料行业上下游产业链概述 图表- 1：可降解高分子材料产业链 以PLA 为例，聚乳酸全名为PolyLacticAcid(PLA)，又名玉米淀粉树酯，学名为Polylactide ，是一种丙交酯聚酯。聚乳酸为一多用途可堆肥的高分子聚合物，完全由植物中萃取出淀粉→经过发酵→去水→聚合等过程制造而成，无毒性。 其上游为淀粉、纤维素等原材料行业，下游行业应用范围较为广泛，主要包含医疗、食品包装、日用品等多个行业。 第二节 可降解高分子材料上游行业发展状况分析 一、上游原材料市场发展现状 作为生物塑料家族中的当家品种，聚乳酸(PLA)目前是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛、价格最低的生物基塑料，是未来最有希望撼动石油基塑料传统地位的降解材料，也将成为生物塑料的主力军。 由于我国农业基础较为发达，淀粉酶以及纤维素等相关产品的数量较多，供给较为充足。
功能高分子材料综述 【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 【关键词】材料；高分子；高分子材料；功能材料； 功能高分子材料的定义为：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学，应称为功能高分子材料科学。 功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学，是高分子材料科学领域发展最为迅速，与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上，并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门学科。功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料，有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料，内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料。 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之。例如吸水树脂，它是由水溶性高分子通过适度交联而制得，遇水时将水封闭在高分子的网络内，吸水后呈透明凝胶，因而产生吸水和保水的功能。 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。 1 功能高分子材料研究 1.1 导电高分子材料 近几年来，导电性高分子的研究取得了长足的发展，形成了一个十分活跃的边缘学科领域，它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明，发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要，而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能，具有重量轻，易加工成各种复杂的形状，化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛，促进了现代科学技术的发展。因此，自然引起了学术界和工业界的广泛兴趣。 导电高分子材料根据材料的组成可以分成复合型导电高分子材料(composite conductive polymers)和本征型导电高分子材料(intrinsic conductive polymers)两大类。复合型导电高分子材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、层合、梯
III降解高分子材料 1简述 降解性高分子(又称生物可降解塑胶)，在日本又称为绿色塑胶，是可以在自然界降解的塑胶材质。在有足够的湿度、氧气与适当微生物存在的自然掩埋或堆肥环境中，可被微生物所代谢分解产生水和二氧化碳或甲烷，对环境危害较小。由降解性高分子构成。基本上，生物塑胶并不是什麼新概念。由木材和棉花制成的赛璐珞，早在1850年代就被发明出来作为象牙撞球的替代品。但就像其他早期发明的可循环塑胶一样，赛璐珞缺乏合成塑胶的可变性和发展性，因此现在多半只能拿来做领口衬料和桌球。 我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广, 可用于地膜、包装袋、医药等领域。 2生物降解高分子材料降解机理 按美国ASTM定义：生物降解高分子材料是指在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化学、生物或物理作用而降解或分解的高分子材料。般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解和光一生物降解b。完全生物降解 大致有三种途径： (1) 生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质(C，C02和H 0)。 (2) 生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解、电离质子化而发生机械性的毁坏，分裂成低聚物碎片。 (3) 酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩裂。而光一生物降解则是材料中淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面积/体积比，同时, 日光、热、氧引发光敏剂等使聚合物生成含氧化物，并氧化断裂，分子量下降到 能被微生物消化的水平， 因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、
生物降解高分子材料研究 [摘要] 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述，并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 [关键词] 生物降解；高分子材料；应用 塑料是应用最广泛的高分子材料，按体积计算已居世界首位，由于其难以降解，随着用量的与日俱增，废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式，规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围；我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨不可降解的废旧物，严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料是指在使用后的特定环境条件下，在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下，使其化学结构能在较短时间内发生明显变化，从而引起物性下降，最终被环境所消纳的高分子材料。根据降解机理的不同，降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光一生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等，其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下，使其化学结构发生变化，致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛，在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性，Biodestructible materials)；按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1．1 天然高分子材料 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉，特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素，年生物合
浅谈生物可降解高分子材料的开发利用 我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列， 每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可 降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指 在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低 分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应 用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机 理大致有以下3 种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵 蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主 要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。 1、生物可降解高分子材料概念及降解机理 生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能 被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。 生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物 质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直 接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子 材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外 分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子 量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物 摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为 微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。 因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生 物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关
生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分 子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣 化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外， 还与材料温度、酶、PH值、微生物等外部环境有关。 2、生物可降解高分子材料的类型 按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高 分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材 料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。 2.1微生物生产型 通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和 微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染环境的生物 可降解塑料。如英国ICI 公司生产的“Biopol”产品。 2.2合成高分子型 脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热 性差，无法应用。芳香族聚酯(PET) 和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪 族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物，这种共聚物 具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。 2.3天然高分子型 自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性 能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等 共混制得 2.4掺合型 在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的 高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就 制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物
中山大学研究生学刊（自然科学、医学版） 第33卷第1期JOURNAL OF THE GRADUATES VOL.33?1 2012SUN YAT-SEN UNIVERSITY（NATURAL SCIENCES、MEDICINE）2012 生物可降解高分子材料研究综述* 封硕 （中山大学化学与化学工程学院高分子研究所，广州510275） 【内容提要】简要说明了生物可降解材料的含义、降解原理，介绍了目前较 为成功的生物可降解材料的种类、结构、性能及制备方法。阐述了高分子材料 生物降解性的影响因素。对生物降解高分子材料的未来进行简单展望。 【关键词】生物降解；高分子材料；环境保护 引言 化学家与化学工程师们渴望认识地球。作为一个社会群体，我们希望能够确信我们所使用的产品对我们自身和我们生活的环境是无害的———并且确定这些产品的生产不会对我们的后代以及我们的环境产生有害性的影响。绿色化学作为一个重要的提议最先在美国发起，目的是从根源上减少污染。在我国，绿色化学的概念同样被政府和化学家们重视。环境保护是我国的一项基本国策。生物降解高分子材料作为一种新型环境材料，能够有效地解决塑料制品对人类生存环境的污染。在我国环境保护的系统工程中，开发新型环境材料是从根本上治理环境污染的一种有效的技术途径。 近年来随着社会经济的高速发展，传统高分子塑料和纤维制品得到了极大地发展。但同时大量高分子材料废弃物也给地球带来了十分严重的污染，到处可见的一次性PE 快餐盒随风飘舞所造成的“白色污染”只是其中一个浅显的事例而已。随着人们的环保意识的进一步增强，认识到环境污染将威胁人类的生存，生物可降解高分子材料的开发和应用日益受到重视。 1生物可降解高分子含义 生物降解高分子是指高分子塑料使用性能优良，废弃时在自然界中被微生物作用而降解，最终变成水和二氧化碳等无害的分子物质，从而进入自然界良性循环的塑料及其制品。 *收稿日期：2012－03－04 作者简介：封硕，博士研究生，目前就读于中山大学化学与化学工程学院高分子研究生。
III降解高分子材料 1 简述 降解性高分子（又称生物可降解塑胶），在日本又称为绿色塑胶，是可以在自然界降解的塑胶材质。在有足够的湿度、氧气与适当微生物存在的自然掩埋或堆肥环境中，可被微生物所代谢分解产生水和二氧化碳或甲烷，对环境危害较小。由降解性高分子构成。基本上，生物塑胶并不是什麼新概念。由木材和棉花制成的赛璐珞，早在1850年代就被发明出来作为象牙撞球的替代品。但就像其他早期发明的可循环塑胶一样，赛璐珞缺乏合成塑胶的可变性和发展性，因此现在多半只能拿来做领口衬料和桌球。 我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。 2 生物降解高分子材料降解机理 按美国ASTM定义：生物降解高分子材料是指在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化学、生物或物理作用而降解或分解的高分子材料。般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解和光一生物降解b 。完全生物降解大致有三种途径： (1)生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质(C ，C02和H O)。 (2)生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解、电离质子化而发生机械性的毁坏，分裂成低聚物碎片。 (3)酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩裂。而光一生物降解则是材料中淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面积／体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使聚合物生成含氧化物，并氧化断裂，分子量下降到能被微生物消化的水平, 因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、
生物可降解高分子材料——聚乳酸 摘要：论述了聚乳酸的基本性质、性能、应用及展望，指出了聚乳酸是一种新型绿色环保可生物降解的高分子材料． 关键词：绿色高分子；聚乳酸；生物可降解高分子材料 人类在21世纪的最大课题之一是保护环境。橡胶、塑料和合成纤维虽然与人类的生活密切相关，但大多不能自然分解，其废弃物会造成白色污染。20世纪90年代末刚刚实现工业化的聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)是其中最有发展前景的一种，它是一种真正的新型绿色高分子材料，也是目前综合性能最出色的环保材料【1】。 1聚乳酸的基本性质 聚乳酸(PLA)是以微生物的发酵产物L—乳酸为单体聚合成的一类聚合物,具体性能【2】见表1．由于具有独特的可生物降解性能、生物相容性能和降解后不会遗留任何环保问题等特点，将成为未来应用发展前景广阔的生态环保材料。 聚乳酸的分子量对降解性能有重要的影响．在相同降解时间和降解环境下，分子量高的降解速率比分子量低的慢．这是因为随着聚合物分子量的提高，聚合物分子间的作用力增大、结晶度增高，且分子量低的聚合物末端羧基的数目较多，更容易发生水解．PDLLA的降解速率比PLLA的快．就是由于PLLA为结晶性聚合物，而PDLLA为无定型聚合物．无定型聚合物的结构疏松，水的渗透快，可以由外到里同时水解【3】。 表1聚乳酸的基本性能
2聚乳酸的合成方法 目前合成聚乳酸(PLA)的方法主要分为直接缩聚法和间接法(即丙交酯开环聚合、扩链反应等)【2】。 2.1直接缩聚 乳酸的直接缩聚由于存在着乳酸、水、聚酯及丙交酯的平衡，不易得到高分子量的聚合物。但是乳酸的来源充足，价格便宜，所以直接法合成聚乳酸比较经济合算。研究表明，延长聚合时间，适当提高反应温度，采用高真空度可以有效降低体系水分含量，从而提高聚合物分子量，在脱水剂的存在下，乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水，直接缩聚合成低聚物，加人催化剂，继续升温，低相对分子质量的聚乳酸聚合成更高相对分子量的聚乳酸．它主要有溶液缩聚法、熔融缩聚(本体聚合)法、熔融一固相缩聚法和反应挤出聚合法等． 2．1．1溶液缩聚法 采用一种高沸点的溶剂和乳酸、水进行共沸，高沸点溶剂脱水后再回流到溶液中，将反应中的水带出反应体系，促进反应正向进行，合成聚乳酸．该方法虽然可以合成高分子量的聚乳酸，但是高沸点溶剂的引人使产物的最后纯化比较困难，成本仍然较高． 2．1．2熔融缩聚法 该方法工艺路线简单，操作简单，要求高真空或者氮气保护．但是产物的分子量不高，主要是因为反应后期体系的粘度较大，小分子水难以除去，因此有待于进一步完善．2000年日本学者合成M。超过10万的PLLA熔融聚合比溶液聚合操作简单，免去了高沸点溶剂的提纯，是减少辅助剂使用的最佳方法．它有利于降低成本、提高安全性、提高产率、缩短反应时间，是绿色化学的重要研究方向之—【4】． 2．1．3熔融固相缩聚 在聚合温度低于预聚物的熔点，而高于其玻璃化转变温度下进行的一种聚合方法．当熔融聚合产物继续进行固相缩聚时，随结晶度的不断提高，这些低分子
?４０? ２００５年３月 油气田环境保护 综 述 生物降解高分子材料 的研究现状及应用前景 吴卫霞１ 涂阿朋２ 肖俊霞１ 段明锋１ （１．江汉石油学院化学工程系；２．土哈油田钻井公司） 摘 要 目前，处理高分子材料的一些传统方法，如焚烧法、掩埋法、熔融共混挤出法、回收利用等都存在一定的缺陷和局限性，给环境保护带来严重的困难。因此，开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用，将高分子物质分解成小分子化合物，再进入自然的循环过程。论述了生物降解高分子材料的研究现状，并对生物降解高分子材料的降解机理、影响因素及其在医学、农业、包装业和其他领域的潜在应用前景进行了探讨。 关键词 生物降解高分子材料 降解机理 影响因素 研究现状 应用前景 ０ 引 言 随着大量高分子材料在各个领域的使用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。塑料是应用最广泛的高分子材料，按体积计算已居世界首位，由于其难以降解，随着用量的与日俱增，废塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害［１］。目前，处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用，将高分子物质分解成小分子化合物，再进入自然的循环过程，这种方法简洁有效，而且对环境的保护有积极的作用［２］。同时，随着高新技术的发展，生物降解高分子材料也满足了医学和农业及其他方面的需求，成为近年来研究的热点。 １ 高分子生物降解机理 理想的生物降解高分子材料是一种具有优良的使用性能，废弃后可被环境微生物完全分解，最终被无机化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料［３］。生物降解高分子材料的生物降解通常是指以化学方式进行的，即在微生物活性（有酶参与）的作用下，酶进入聚合物的活性位置并渗透至聚合物的作用点后，使聚合物发生水解反应从而使聚合物的大分子骨架结构发生断裂成为小的链段，并最终断裂成稳定的小分子产物，完成降解过程［４］。 一般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解机理和光－生物降解机理［５］。完全生物降解机理大致有三种途径：① 生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解，电离质子化而发生机械性的毁坏，分裂成低聚物碎片；② 生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质（ＣＨ４，ＣＯ２和Ｈ２Ｏ）；③ 酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩裂。光－生物降解机理是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面／体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成氧化物，并氧化断裂，分子量下降到能被微生物消化的水平。 ２ 影响生物降解的因素 生物降解高分子在制造和使用过程中应保持稳定，并要求在废弃后及时进行生物降解，因此影响生物降解性的因素成为人们关注的焦点之一。 环境因素［４，６］是指水、温度、ｐＨ值和氧的浓度。水是微生物生成的基本条件，因此聚合物能保持一定的湿度是其可生物降解的首要条件。每一种微生物都有其适合生长的最佳温度，通常真菌的适宜温度为２０℃～２８℃，细菌则为２８℃～３７℃。一般来说，真菌适宜长在酸性环境中，而细菌适宜长在微碱性条件下。真菌为好氧型的，细菌则可在有氧或无氧条件下生长。
目录................................................................................................................................ 目录 (1) 1 绪论 (2) 1.1 定义 (2) 1.2 分类 (2) 1.2.1 微生物生产型 (2) 1.2.2 合成高分子型 (2) 1.2.3 天然高分子型 (2) 1.2.4 掺合型 (2) 1.3 机理 (3) 1.4 基本理论 (3) 1.5 制备方法 (4) 1.5.1 生物可降解高分子材料开发的传统 (4) 1.5.1.1 天然高分子的改造法 (4) 1.5.1.2 化学合成法 (4) 1.5.1.3 微生物发酵法 (4) 1.5.2 生物可降解高分子材料开发的新方法-酶促合成 (4) 1.5.3 酶促合成法与化学合成法结合使用 (4) 2 国内外研究现状 (5) 2.1 天然高分子材料 (5) 2.2 合成高分子材料 (5) 2.3 掺混型高分子材料 (6) 3 市场与应用 (6) 4 研究发展趋势与展望 (7) 5参考文献 (7)
1绪论 1.1定义 生物降解高分子材料是指在生物或生物化学的作用过程中或生物环境中可以发生降解的高分子[1]。生物降解的高分子材料具有以下特点：易吸附水、还有敏感的化学基团、结晶度低、低分子量、分子链线性化程度高和较大的比表面积等[3]。 1.2分类 按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工可合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型[4]。 1.2.1微生物生产型 通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ICI 公司生产的“Biopol”产品。 1.2.2合成高分子型 脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物，这种共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。 1.2.3天然高分子型 自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。 1.2.4掺合型 在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。
生物可降解高分子材料的应用 20世纪后，合成高分子材料的研究迅速增加，给人们生活带来了巨大的便利，下面是搜集的一篇探究生物可降解高分子材料应用的，欢迎阅读参考。 ：目前我国的高分子材料的生产和使用已跃居了世界前列。为尽量减少对人类环境的污染，许多的高聚物迫切需要进行生物可降解。本文主要探讨了生物可降解高分子材料现阶段的开发应用情况。 现代材料包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。20世纪后，合成高分子材料的研究迅速增加，给人们生活带来了巨大的便利。随着高分子材料在各个领域的大量应用，废弃的高分子材料对环境的污染已成为世界性的问题。治理白色污染和寻找新的友好型非石油基聚合物是当前全球关注的问题。生物降解材料正是治标又治本的有效途径，也是我国可持续发展的需要。 高分子材料的降解分为光降解与光学化降解、机械化学降解、热降解与热学化降解、臭氧引发降解、离子降解、辐射分解降解以及生物降解等。生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单的水解或酶反应，以及其他有的机体转化为相对简单的.中间产物或小分子的过程。
高分子材料的生物降解过程可分为以下4 个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂而引发的高分子水合作用以及可能因化学或酶催化水解而破裂的高分子主链使高分子材料的强度降低。对交联高分子材料强度的降低，可能由于高分子主链、外悬基团、交联剂的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致分子量降低和质量损失。最后分子量足够低的小段分子链被酶进一步代谢为二氧化碳、水等物质。总之，生物的降解并非是单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学的协同作用，还是一个相互促进的物理化学过程。目前为止，除了生物降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。 生物可降解高分子材料的应用范围很广，可用于农业、园林、水产以及装潢、包装、卫生、化妆品等领域，由于成本等因素，目前研究多集中在生物医疗工程领域。 3.1农业、园林、土木等用材 农业、园林、土木等用材包括苗圃用膜材、树根包装袋、防草用地膜、多功能卷材、坡面防护绿化卷材等。各种膜材和功能片材的使用时间不同，有的要求 1 个季节，有的最少要求 1- 3 年，例
可生物降解高分子材料的研究及应用摘要：随着环境与能源等矛盾问题的日益突出，研究和开发可生物降解材料是解决环境污染问题的极为有效地途径，引起许多科研工作者的关注。作为 2 0世纪8 0年代后发展起来的新型材料，可生物降解的天然高分子材料是目前极具开发潜力的材料之一, 在多个领域都有应用。 Abstract : With the conflicts between the environment and energy becoming increasingly prominent,the effective ways to solve environmental pollution problems are to research and development biodegradable materials, and it has attracted many researchers attention. As the new material biodegradable natural polymers have profound potential for development at present. 关键词：高分子材料生物降解机理种类应用 进入世纪以来，随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类创造了前所未有的物质财富，加速推进了文明发展的进程。与此同时，人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态破坏等成为全球性的重大问题，严重地阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高，继而威胁着全人类的未来生存和发展。在这种严峻形势下，人类不得不重新审视自己的社会经济行为和走过的历程，认识到通过高消耗追求经济数量增长和“先污染后治理”的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，而必须努力寻求一条经济、社会、环境和资源相互协调的、既能满足当代人的需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展的道路。随着城市化和工业化的不断发展，高分子材料已经成为与钢铁、水泥和木材等并重的四大支柱材料之一，虽然许多新材料的生产改善了人类的物质生活，但是与此同时也带来了大量的污染废弃物，加速了环境的恶化。因此可生物降解材料越来越引起人们的关注，并且对人类的生存、健康与发展将起重要作用。近些年来，可生物降解高分子材料的研发已成为高分子领域的热点之一，它具有质量轻、化学稳定性好、价格低廉以及可生物降解等优点。因此应用领域也比较广泛，例如建材业、农业和医学领域等等。特别是在水环境领域，可生物降解高分子材料起着十分关键的作用。 1 可生物降解高分子材料及其分类 生物降解高分子材料是在一定环境条件（如，温度、p H值和氧气）下，