生物降解脂肪——芳香族共聚聚酯

Poly(Butylene-Succinate) PBS 聚丁二酸丁二醇酯Poly(butylene succinate-co-butylene adipate) PBSA丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物poly(butylene succinate-co-terephthalate)s PBST聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯Soft biodegradable material technology 软性生分解材料技术Photodegradable Plastics光降解性塑胶Disintegradable Plastics 崩解性塑胶Biodegradable Materials生物可分解材料Bio-Polymer生物高分子聚合物Green Plastics绿色塑胶Aliphatic-Aromatic Polyester Copolymers 脂肪族—芳香族聚酯的嵌段分子聚合物Aliphatic Polyesters脂肪族聚酯CPLA, Polylactide Aliphatic Polyester Copolymers 聚乳酸—脂肪族聚酯的嵌段分子聚合物Polycaprolactone PCL 聚己内酯Polyhydroxyalkanoates PHA聚羟基羧酸酯Poly-beta-hydroxybutyrate PHB聚羟基丁酸酯Polyhydroxybutyrate-valerate PHBV聚羟基戊酸酯Polylactide PLA聚乳酸poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) 己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT) Poly(butylene Succinate-co-butylene Fumarate) 聚(琥珀酸丁二醇酯-共-富马酸丁二醇酯)目前可降解塑料除了PLA还有哪些种类？降解塑料（degradable plastic）是指，在规定环境条件下，经过一段时间和包含一个或更多步骤，导致材料化学结构的显著变化而损失某些性能（如完整性、分子量、结构或机械强度）和/或发生破碎的塑料。

芳香脂肪族共聚酯的制备和表征基于对苯二甲酸双酚A酯，对苯二甲酸己二醇酯，乳酸基的芳香/脂肪族共聚酯的制备和表征摘要：为获得在组织工程方面具有潜在价值并且具有可加工性的高分子聚酯，以对苯二甲酰氯、双酚A、1，6-己二醇及乳酸低聚物为原料，采用直接缩聚方法合成一系列具有生物可降解性的脂肪族/芳香族聚酯-PBHTL。

最终得到的聚酯PBHTL采用1H NMR、GPC、DSC、TG、WAXS方法进行表征，得Tg和Td。

PBHTL聚酯呈现两段热分解，分别对应聚酯中BAT段，HT段以及乳酸段。

由于聚酯链段中嵌有脂肪族柔性链段，因此PBHTL聚酯具有较低的玻璃化转变温度Tg，同时，在生理条件下随着乳酸基和己二醇基的增加，聚酯的水降解性增强。

通过生物植入实验及微观现象的初步试验表明该聚酯具有良好的生物相容性。

关键词：共聚酯、生物降解、乳酸、芳香族、脂肪族1、引言芳香族聚酯是具有良好物理性能的材料。

这类聚酯具有较强的抗水解性，耐细菌和真菌侵蚀，及良好的环境耐候性。

与此相反，大多数合成的生物可降解高分子为脂肪族类聚酯，如聚己内酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚琥珀酸丁二醇酯。

遗憾的是，由于脂肪族聚酯的高成本，低物理和机械性能，使其在工业和农业领域的应用受到极大的限制。

曾试图采用共混和共聚技术获得性能提高的生物可降解聚合物。

然而，一般的脂肪族聚酯的机械力学性能及熔融温度相对较低。

很长一段时间，人们试想将芳香族和脂肪族单元结合在同一聚酯链中，这是一种很具有吸引力获得生物降解性和高性能新产品的方法。

一些研究表明，当与脂肪族聚酯共聚时，这些芳香族聚酯具有可降解性。

为了获得性能优良且可降解性的廉价生物可降解型聚酯，共聚酯中包含脂肪族和芳香族单元成为研究目标。

各种各样的无规共聚物采用熔融聚合方法制得，该共聚物由对苯二甲酸和一些脂肪二酸，二醇混合构成，他们的结构和性能被详细的检测。

一种新型的生物可降解聚酯已经被制备，拉伸性能和弹性都有所提高。

生物可降解脂肪族聚酯作为支架材料的优势、不足和改进方法如下：
优势：
1. 生物相容性：脂肪族聚酯具有良好的生物相容性，能够与人体组织相容，减少排斥反应。

2. 可降解性：脂肪族聚酯可以在人体内被分解代谢，不会留下永久性的植入物，减少对人体的长期影响。

3. 力学性能：脂肪族聚酯具有较好的力学性能，能够承受一定的生理压力和拉伸力。

不足：
1. 降解速度：脂肪族聚酯的降解速度可能过快，导致支架在体内无法长时间保持稳定性。

2. 力学性能稳定性：脂肪族聚酯的力学性能可能受到环境因素的影响，如湿度、温度等，导致支架变形或失效。

3. 生物活性：虽然脂肪族聚酯具有良好的生物相容性，但缺乏生物活性，无法与人体组织形成紧密的连接。

改进方法：
1. 调整降解速度：可以通过改变脂肪族聚酯的分子量、结晶度等参数，调整其降解速度，使其在体内能够保持稳定的支撑作用。

2. 提高力学性能稳定性：可以通过改进生产工艺、添加增强剂等方式，提高脂肪族聚酯的力学性能稳定性，使其能够承受更复杂的生理环境。

3. 引入生物活性成分：可以尝试将生物活性成分引入到脂肪族聚酯中，如生长因子、细胞因子等，使其具有更好的生物相容性和生物活性。

脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究目前,芳香族聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT等,已广泛应用于人们日常生活的各个领域,它们可以制成纤维、饮料瓶、薄膜等材料。

但是这些聚合物在大自然中基本上无法降解,因此带来的“白色污染”是目前人类面临的一个重大灾害,研究可生物降解聚酯就显得十分紧迫。

脂肪-芳香族共聚酯由于具有芳香族聚酯优异的使用及加工性能和脂肪族聚酯的可生物降解性而成为国内外学术界和产业界研究的热点。

本文首先以对苯二甲酸(PTA)、己二酸(AA)、1,4-丁二醇(BG)为基本原料,采用熔融缩聚方法,通过研制新型催化剂,合成制备了一种可生物降解的脂肪-芳香族共聚酯,即聚(对苯二甲酸丁二醇-Co-己二酸丁二醇)(PBAT)共聚酯。

然后,以PBAT合成工艺为基础,又以对苯二甲酸(PTA)、己二酸(AA)、1,4-丁二醇(BG)、乙二醇(EG)为基本原料,合成制备了另一种可生物降解的脂肪-芳香族共聚酯,即聚(对苯二甲酸丁二醇-Co-己二酸丁二醇-Co-对苯二甲酸乙二醇-Co-己二酸乙二醇)共聚酯(PBATE)。

论文对上述材料的物理性能、形态结构、生物降解性能、结晶行为、热性能、流变性能、力学性能等进行了研究。

论文共分两个部分：1、PBAT共聚酯的合成与性能研究。

2、PBATE共聚酯的合成与性能研究。

本文的创新点和研究结果如下：1、本文研制的PBAT共聚酯合成所用复合型催化剂和提出的合成工艺均未见国内外报道。

研制出适合在直接酯化法合成工艺上使用的新型高效复合型催化剂,所制备的PBAT共聚酯切片色相良好,特性粘度高,可生物降解性能优良,产品主要质量指标达到了国外先进技术水平；采用常压低温进行PBAT酯化反应的先进工艺,适于在PTA法聚酯工业装置上推广使用,基于自主研发的PBAT共聚酯材料,通过PBAT共聚酯加工性能的系统评价,发现并证明所研制的PBAT共聚酯产品适合在注塑加工领域应用。

PBS及其共聚酯生物降解性能的研究进展可生物降解的高聚物是近年来引起人们极大兴趣的高分子材料之一。

目前，脂肪族聚酯是生物降解材料中最有发展前景的一类高分子材料，包括聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯、聚乳酸，以及由二元酸、二元醇制成的聚酯等。

其中，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种具有良好的热性能、机械性能和加工性能的生物降解脂肪族聚酯。

现阶段对PBS及其共聚酯的研究最为广泛，PBS及其共聚酯的化学结构、分子构成、分子量、结晶度及聚酯的形态等均对其生物降解性能有较大的影响。

文章综述了PBS及其共聚酯的结构、分子量、聚酯形态、熔点、结晶度等和生物降解性能之间的关系。

1 PBS的结构及其降解机理1.1 PBS的结构PBS为白色结晶型聚合物，其密度为1.27 g/cm3，熔点为115℃，结晶化度为30%-60%，结晶化温度为75℃。

其化学结构如图1(略)所示。

1.2 PBS的生物降解机理降解是与形成相反的一个过程，是指大分子化合物经化学反应回归到小分子化合物的过程。

PBS降解的本质是聚合物中化学键的断裂，其中既包括主链中化学键的断裂，又包括支链中化学键的断裂，主链结构中化学键的断裂对聚合物的降解起着决定性的作用。

在PBS分子链中引入较弱的化学键或较易发生化学反应的化学键，则该键较易断裂，聚合物就较易于降解。

反之，则难以降解。

PBS在微生物的作用下可发生降解。

微生物首先侵蚀聚酯的表面，然后由微生物分泌的酶对聚酯中的酯键发生作用使其水解。

酶催化水解聚酯的过程分为以下两步。

第一步，酶起一个醇的作用，可以把该反应看做是PBS聚酯的醇解，产物为酰基酶和聚酯链的一部分；第二步，酰基酶榱水解，产物为聚酯的其余部分和再生的酶。

该酶可被循环利用，如图2所示。

2 PBS的降解研究暨南大学理工学院材料科学与工程系赵剑豪等研究发现：数均分子量为4.8万的PBS，在杂色曲菌酶作用下降解30d，降解率为21%。

Mal-NamKimt采用污泥降解法研究发现：数均分子量约为7万的PBS，降解30 d，降解率约为3%。