脂肪族聚酯降解材料的研究进展

短碳链二元酸二元醇脂肪族聚酯及其性能研究可生物降解聚合物二十世纪八十年代中期才开始研究,近几年进展很快,已进入工业化生产,但还有许多问题需要进一步研究。

其中包括,可生物降解聚合物的分解速率、分解彻底性、降解过程和机理。

在材料的性能优化、加工技术及形态结构等方面也值得进一步的探索。

目前,国外对可生物降解聚合物的研究主要集中在聚羟基丁酸酯系列、聚乳酸、聚二酸二醇酯系列聚合物的合成、性质等方面,并对影响聚合物降解性的内部因素和外部因素进行了研究。

已有的研究表明,聚合物的分子量、空间构型、聚合物的结晶度、脂肪族二元酸和二元醇的碳链长等是影响降解反应的内因；温度、pH值、酶或微生物的种类是影响聚合物降解反应的外因。

但是,由于每一种聚合物的特殊性和复杂性,控制其化学结构与降解速度的关系很困难,而且对每一种聚合物来说影响其降解反应的因素很多。

我国对脂肪族聚酯的研究主要集中在合成、化学结构的表征和聚合物的改性方面,并没有从结构和降解速度的相互关系上真正揭示聚合物的降解反应机理。

对降解反应机理的研究也显得很薄弱,对可降解聚合物的结构、降解性和降解反应速度之间关系的研究缺乏系统性和理论性,从而阻碍了对可降解聚合物的深入研究,现有的研究还不能达到对可控性环境降解产品开发的要求。

因此根据不同用途和环境条件,并通过分子设计,开发准时可控性环境降解高分子成为的研究必要。

另外,对于脂肪族聚酯的制备方法,主要有生物法和化学法,通过生物法合成的脂肪族聚酯一般脆性很高,很难直接满足使用要求；而化学合成法制得的脂肪族聚酯大多相对分子质量较低,很难单独作为塑料制品使用。

因此对于脂肪族聚酯的制备研究及其改性也成为研究的必要。

由于脂肪族二元酸和二元醇的碳链长也是影响脂肪族聚酯降解反应的主要内因之一,所以在本课题的研究中,主要采用短链的脂肪族二元酸和脂肪族二元醇作为原料来制备脂肪族聚酯。

本课题主要以反丁烯二酸(FA)和丁二羧酸(SA)为脂肪族二元酸,一缩二乙二醇(DEG)和1,4-丁二醇(BD)为脂肪族二元醇采用直接酯化-缩聚法制备脂肪族聚酯,对该聚酯的生物降解性及生物降解可控性进行研究；以聚丁二酸丁二醇酯的环状二聚体(CDBS)为单体,采用开环聚合的方法制备了聚丁二酸丁二醇酯,对该聚丁二酸丁二醇酯的性能及生物降解性进行了研究,并与采用直接酯化-缩聚法制备的聚丁二酸丁二醇酯进行对比；采用共聚、扩链、共混等方法对合成的脂肪族聚酯进行改性,研究聚酯改性后的生物降解性、生物降解可控性、热性能以及力学性能等。

两种生物降解脂肪族聚酯多壁碳纳米管复合材料的制备、形态和结晶行为研究的开题报告一、选题背景脂肪族聚酯被广泛应用于塑料、纺织品、医用材料等领域，但其非可降解特性使其不利于环境保护。

因此，针对脂肪族聚酯的生物降解成为近年来的研究热点。

多壁碳纳米管（MWCNTs）是一种质轻、刚性、高强度、导电性好的纳米材料，具有广泛的应用前景。

因此，将两者复合制备生物可降解的复合材料，不但能够降低脂肪族聚酯的环境污染，同时还能提高复合材料的功能性，开发具有广阔应用前景的新型材料。

本研究将选择两种生物降解脂肪族聚酯（PCL和PBS）作为基体，MWCNTs作为增强剂，制备复合材料，并研究其形态和结晶行为，为后续的性能及应用研究提供理论依据。

二、研究目的1. 选择两种生物降解脂肪族聚酯（PCL和PBS）作为基体，制备MWCNTs复合材料，研究其制备过程和工艺参数的影响。

2. 通过SEM观察复合材料的形态特征，研究MWCNTs增强体在基体中的分散情况、纤维形态和晶体形态等。

3. 利用XRD、DSC、TG等手段对复合材料的结晶行为进行分析，并对不同工艺条件下复合材料的结晶形态进行比较研究。

三、研究内容1. 选择适宜的MWCNTs包覆剂，对其进行表征，并优化MWCNTs 的分散工艺。

2. 采用溶液共混法制备PCL和PBS的MWCNTs复合材料，并研究各实验条件下复合材料的形态、结晶和热性能。

3. 通过SEM观察并比较不同复合材料的形态特征，采用XRD对其晶体结构和相的形态进行分析，利用DSC和TG分析其热性能。

四、研究意义1. 通过制备MWCNTs复合材料，将两种生物降解脂肪族聚酯改性，使其具有更好的应用性能，并解决了对环境的污染问题。

2. 本研究的工艺参数优化和结晶行为的研究成果，可为后续复合材料的性能及应用研究提供理论依据。

1 / 4生物降解塑料聚酯的研究进展王晓青北京理工大学 材料科学与工程学院传统塑料工业的发展在满足社会需求，丰富人们生活的同时也伴随着大量的不可降解垃圾的产生以及石油等不可再生资源的耗费，从而引发了严重的环境污染和资源短缺问题，开发生物降解塑料是解决这一问题的有效途径。

其中，脂肪族聚酯在自然界广泛存在的微生物或动植物体内酶的作用下，可最终分解为二氧化碳和水而回归自然，是最具发展前景的生物降解塑料，受到了世界各国政府、科研机构及产业界的广泛关注。

脂肪族聚酯作为生物降解塑料，近年来发展迅速，在美国、日本及欧洲等国已实现产业化，进入实用阶段。

目前，已商品化的脂肪族聚酯主要有聚乳酸()、聚己内酯()、聚羟基烷酸酯()和聚丁二酸丁二醇酯()。

其中，类聚酯是二十世纪年代初开发的一类综合性能良好的脂肪族聚酯，类聚酯的加工性能和使用性能均与通用的聚烯烃材料相近，由于兼具生物降解性和良好的经济性而受到各国的广泛重视，日本已将其作为具有生物降解性的通用塑料加以开发。

最近的研究显示，可通过生化工艺以玉M 淀粉生产原料丁二酸，使类聚酯将更具价格竞争力，从而在通用塑料领域得到更为广泛的应用。

本课题组在生物降解塑料的合成和应用技术方面具有多年的研究基础，本文将从聚酯的合成、性能、改性及产业化方面对其研究进展进行介绍。

一、聚酯的合成类聚酯是以脂肪族二酸和二醇为原料，经缩聚反应合成的一类脂肪族聚酯，其代表即以丁二酸和丁二醇为原料合成。

世纪年代，日本的昭和高分子公司首先采用异氰酸酯作为扩链剂，与二酸二醇经缩聚反应合成的低分子量聚酯反应，制备出高分子量的聚合物，类聚酯才开始作为新型生物降解塑料引起了广泛的关注。

O CH 2O C CH 2C OO42n []聚酯的缩聚反应是可逆平衡反应，具有平衡常数小、易生成副产物等特点，传统方法得到的聚合物分子量低，无法单独作为塑料使用。

由于上述难点，从目前的国内外研究报道来看，基本是在缩聚反应之后通过多种途径进行扩链反应或固相聚合以进一步提高其分子量。

生物可降解脂肪族聚酯的制备、表征与性能研究的开题报告题目：生物可降解脂肪族聚酯的制备、表征与性能研究一、研究背景及意义近年来，随着全球环境问题的不断加剧，生物可降解材料成为了研究热点之一。

生物可降解聚合物因其能够在自然环境中被微生物分解为无害物质，且具有较高的可再生性和生物相容性，被广泛应用于农业、医疗、食品包装等领域。

脂肪族聚酯作为一类具有优异性能的生物可降解材料，具有良好的可降解性、可塑性和生物相容性等优势，越来越受到关注。

因此，对于生物可降解脂肪族聚酯的制备、表征及其性能研究具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容和方法本研究主要围绕生物可降解脂肪族聚酯的制备、表征与性能研究展开，具体内容如下：（1）制备生物可降解脂肪族聚酯，选用聚乳酸、聚丙烯酸丁酯等生物可降解单体进行环状聚合反应，通过对反应条件的调整控制聚合物的分子量、分子量分布等性能。

（2）对制备得到的生物可降解脂肪族聚酯进行表征，包括聚合度、分子量分布、热性能、力学性能等方面的测试。

（3）探究生物可降解脂肪族聚酯的性能，如降解性能、生物相容性、力学性能等，并与传统的塑料材料进行对比。

研究方法主要包括化学合成、物理测试、扫描电子显微镜（SEM）观测等。

三、预期研究结果预计制备得到生物可降解脂肪族聚酯，并对其进行表征，探究其力学性能、热性质、生物降解性能等重要性质，同时对其进行与传统塑料的性能比较，为该材料的应用提供基础数据和理论支持。

四、研究进度计划在前期调研和文献综述的基础上，拟于9月完成对生物可降解脂肪族聚酯的制备及表征；10月进行降解性能和生物相容性测试，并与传统塑料进行比较分析；11月进行力学性能测试；12月完成论文撰写和论文答辩。

五、参考文献[1] Kricheldorf H R. Polymers with hydrolyzable backbones V. Polyesters containing cyclic carbonate units in the main chain [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2001, 39(4):443-453.[2] Zhang W, Zhang D, Menkhaus T J, et al. Synthesis, Characterization, and Biodegradability Studies of Random Copolymers of Lactide and ε-Caprolactone [J]. Macromolecules, 2006, 39(1):98-105.[3] Zhu H, Lu S, Chuang C, et al. Biodegradable aliphatic-aromatic co-polyesters synthesized by an interfacial polymerization method[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2005, 96(2):686-695.。

⽣物可降解塑料塑料的最新研究现状⽣物可降解塑料的研究现状摘要：⽣物可降解材料因其具有可降解的特性越来越受到⼈们的关注。

本⽂主要介绍⽣物可降解塑料的应⽤背景，塑料的最新研究及其成果。

其中可降解塑料包括淀粉基⾼分⼦材料、聚乳酸和PHB。

关键词：⽣物可降解塑料⽩⾊污染淀粉基材料聚乳酸PHB现代材料包括⾦属材料、⽆机⾮⾦属材料和⾼分⼦材料作为现代⽂明三⼤⽀柱（能然、材料、信息）之⼀在⼈类的⽣产活动中起着越来越重要的作⽤。

[1]传统的⾼分⼦塑料在给国民经济带来快速发展，⼈民⽣活带来巨⼤改变的同时也给⼈类的⽣存环境带来了巨⼤的破坏。

当今社会“⽩⾊污染”的问题变得越来越受关注。

这类塑料由于在⾃然环境下难以降解处理，以致造成了城市环境的视觉污染，同时由于它们不能像草⽊⼀样被⽣物降解，还常常引起动物误⾷，并造成⼟壤环境恶化。

塑料制品在⾷品⾏业中⼴泛使⽤，⾼温下塑料中的增塑剂、稳定剂、抗氧化剂等助剂将渗⼊到⾷物中，会对⼈的肝脏、肾脏及中枢神经系统造成损害。

塑料的⼤量使⽤必然会带来如何处理废弃塑料的难题。

传统的塑料处理⽅法主要包括直接填埋、焚烧、⾼温炼油等⽅法。

这些处理⽅法不仅对环境造成破坏，同时也对⼈类健康构成巨⼤威胁。

⽯油、天然⽓等能然已⾯临危机，以⽯油为原料的塑料⽣产将受到很⼤的阻⼒。

为了减少废弃塑料对环境的污染和缓解能然危机，多年来⼈们努⼒开发⽣物可降解材料，⽤以替代普通塑料。

⽣物可降解塑料是指⼀类由⾃然界存在的微⽣物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作⽤⽽引起降解的塑料。

理想的⽣物降解塑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素循环的⼀个组成部分的⾼分⼦材料。

⽣物降解过程主要分为三个阶段：（1）⾼分⼦材料表⾯被微⽣物粘附；（2）微⽣物在⾼分⼦表⾯分泌的酶作⽤下，通过⽔解和氧化等反应将⾼分⼦断裂成相对分⼦量较低的⼩分⼦化合物；（3）微⽣物吸收或消化⼩分⼦化合物，经过代谢最终形成⼆氧化碳和⽔。

华　东　理　工　大　学　学　报 Journal of East C hina U nivers ity of S cience and Tech nology Vol.27No.12001-02收稿日期:2000-01-26作者简介:张培娜(1973-),女,浙江奉化人,硕士研究生,研究方向:可生物降解高分子材料的研究开发。

文章编号:1006-3080(2001)01-0064-04改性脂肪族聚酯的生物降解性研究张培娜*,　黄发荣,　王彬芳(华东理工大学材料工程学院,上海200237) 摘要:以芳香二元酸为聚丁二酸丁二醇酯的共聚组分,合成了一系列聚丁二酸丁二醇酯(PT S )共聚物,用土埋法和二氧化碳释放法测定其生物降解性,发现一定比例的共聚酯具有良好的生物降解性。

关键词:生物降解;改性脂肪族聚酯;共聚酯;土埋法;CO 2释放法中图分类号:T Q323.4文献标识码:ABiodegradation of Modified Aliphatic PolyesterZH A N G Pei -na *,　H UA N G Fa -rong ,　WA N G Bin -f ang(Dep ar tment of Material Engineer ing ECUS T ,Shanghai 200237,China )Abstract :A series o f m odified PT Ss w as synthesized by introducing an aro matic diacid unit into the chain of Poly (tetram ethylene succinate)(PT S).The bio degradation of PT Ss w as studied by so il burial and CO 2release test.A m odified po lyester w ith g ood bio degradability w as obtained by changing the mole ratio of arom atic diacid.Key words :biodegr adatio n;modified aliphatic polyester;copolyester;soil bur ial test;CO 2release test Caro thers 等早在20世纪20年代就以脂肪族二元酸和二元醇缩聚得到了聚酯[1],并由此提出了缩聚基本理论。

脂肪族聚酯类生物材料亲水性改性的研究进展王传栋,王晶,王勤,刘阳(山东省医疗器械研究所,济南250013)摘要:主要综述了丙交酯、乙交酯或 -己内酯与亲水性的聚乙二醇、氨基酸、N-乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇等亲水性物质进行嵌段或接枝共聚合反应,制备具有亲水性、温敏性或PH敏感性的共聚物。

为缓控释药物、组织工程和体内植入器械提供组织相容性好、保持蛋白药物活性、无毒的生物医用材料。

关键词:聚乳酸;聚乳酸羟基乙酸;聚己内酯;脂肪族聚酯;亲水性;改性;共聚合;聚乙二醇;氨基酸;N-乙烯基吡咯烷酮;聚乙烯醇中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:1672 6278(2009)03 0226 06The Hydrophilic Modification Developmentof Aliphatic Polyester BiomaterialsWA NG Chuandong,WANG Jing,WANG Qin,LIU Yang(Shan don g Medical Instrument Institute,Jinan250013,China)Abstract:To modify hydrophilicity of Aliphatic polyester biomaterials,the copolymerizati ons of lactide,glycolide or -caprolactone with Polyethylene glycol,amino acids,N-vinylpyrrolidone or polyvinyl alcohol are reviewed,and the hydrophilic,thermosensitive or PH-sensitive copolymers are prepared.The copolymers have the characterestics of good tissue compatibili ty,retained protein drug active and nontoxicity. These biomedical materials are suitable for delayed release system,tissue engineering and implant device in vivo.Key words:Polylactic acid;Poly(lactide-co-glycolide);Polycaprolactone;Aliphatic polyester;Hydrophilicity;Modification; Copolymerization;Polyethylene glycol;Amino acid;N-ethelen pyrolidone;Polyvinyl alcohol1 引 言脂肪族聚酯类生物可降解材料,如聚乳酸、聚羟基乙酸、聚 -己内酯及其共聚物是目前国内外的研究热点之一,这类材料具有良好生物相容性、无毒性及体内的生物可降解性,已成为医疗领域重要的生物材料之一,尤其是在组织工程、缓控释制剂、医疗器械等方面得到广泛应用,如缝线、骨固定材料(骨钉、骨接板)、骨修复材料、缓控释药物的赋形剂(微球、药棒、凝胶、膜片剂)、组织工程细胞生长支架材料等。

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。

研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications·178·第46卷第3期2020年3月生物降解高分子在近些年中受到的关注越来越多，在许多方面应用也都非常广泛。

在化工业方面可以用作包装和防水材料，在产品中混入些许聚酯性材料，就可以达到防水效果。

同时由于它的无毒性，可以用作食品包装袋。

在农业领域，这些生物降解高分子材料应用较为广泛，经常作为保鲜膜、大棚膜、农用包装袋等。

它们可以降解，进而避免了白色污染，除了这些，还有特殊作用，当杀虫剂与生物可降解材料结合后，杀虫剂可以缓慢地作用于攻击它的细菌，起到杀虫作用。

传统的农用覆膜难于降解可能会造成大量的白色污染、在土壤中使土壤结块影响农作物的营养吸收，而这些可降解材料降解后产生尿素，尿素可以作为农作物的肥料，利于农作物的成长。

在药物缓释方面，随着生物可降解高分子的降解，药物缓慢持续的释放出来由人体吸收[1—2]。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS ）是一种广泛应用的合成脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性、生物可降解性、耐热性能和可加工性能等，可用作组织工程支架、缓释药物的载体、伤口敷料、血液透析膜、人造皮肤和食品包装材料等。

工业聚丁二酸丁二醇酯造价低可批量生产，制备它的方法也很多，通常由单体加入催化剂得到。

PBS 最大的特点是一种全生物降解材料，它的结晶性能不是很强，可以被大多数霉菌和细菌等微生物降解，在降解过程中，酯键断裂后，PBS 先是分解为二元羧酸和醇，最终降解为CO 2和H 2O ，是一种完全绿色的可再生材料。

1 聚丁二酸丁二醇酯的合成与改性聚丁二酸丁二醇酯（PBS ）是一种广泛应用的脂肪族聚酯，在PBS 合成中，使用的单体是丁二酸（SA ）和1，4-丁二醇（BD ），通常可由生物催化或从化石资源中获得，并且在市场上很容易获得，图1为聚丁二酸丁二醇酯合成的原理图。