可生物降解聚酯及其应用

解析化学合成生物降解高分子材料的运用摘要：在建筑中，聚合物材料用于制造绝缘管、电线电缆、屋顶材料和窗框。

此外，PVC和聚丙烯等聚合物地板因其耐摩擦性、耐水性和美观性而被广泛使用。

总之，高分子材料在日常生活中的使用已经无处不在，不仅为我们提供了舒适和舒适，而且在许多领域也为现代社会的可持续发展做出了重要贡献，随着科学技术的进步，高分子材料的使用将不断扩大，进一步丰富我们的日常生活。

关键词：化学高分子材料；生物降解；污染引言随着现代科学技术的进步，高分子材料在日常生活中的应用变得越来越普遍。

这些材料的独特性质使其在许多方面成为不可或缺的一部分。

当我们去超市时，很容易看到各种各样的塑料包装，如食品包装、饮料瓶、洗发水和洗涤剂瓶等，这些都是由高分子材料如聚乙烯、聚丙烯和聚酯等制成的，这些材料不仅廉价、重量轻、可塑性好，而且能有效地隔绝氧气和水蒸气，从而保持食品的新鲜度。

在日常生活中，人们穿的许多衣物都是由合成高分子纤维制成的，例如聚酯、尼龙和丙纶，它们具有良好的耐用性、抗皱性和易于护理的特点。

很多家用电器的外壳、按键和其他部件都是由高分子材料制成的，例如电视、冰箱、微波炉和风扇。

此外，许多现代家具如椅子、桌子和柜子也使用高分子材料，因为这些材料具有出色的抗冲击性、耐磨性和耐腐蚀性。

在现代汽车中，许多部件如仪表盘、车身面板、座椅和轮胎都采用高分子材料，它们不仅可以减轻汽车的质量、提高燃油效率，还可以提供出色的安全性和舒适性。

在医疗领域，高分子材料在制造各种医疗设备、药物输送系统和人工器官中都发挥了关键作用。

例如，聚乙烯和聚氨酯被广泛用于制造心脏起搏器的导线和人工关节。

高分子材料也被广泛应用于体育器材和玩具制造中，例如，聚碳酸酯和ABS树脂在制造护目镜、头盔和滑板等器材时都有所使用。

化学高分子材料回收技术是废旧高分子材料回收利用的重要技术。

在大量高分子材料用于工业、建筑、交通、电子等领域的过程中，废弃高分子材料的处理已成为一个严重的环境问题。

聚乳酸的简称（PLA）PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文简写，全写为：polylactice acid聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide)，属于聚酯家族。

聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。

聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。

聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。

由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。

PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司，其次是中国的海正生物，他们目前的产量分别是7万吨和5千吨。

PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。

聚乳酸的制备1.1.合成方法总的来说，聚乳酸（PLA）的制备是以乳酸为原材料进行合成的。

目前合成方法有很多种，较为成熟的是乳酸直接缩聚法，另一种是先由乳酸合成丙交酯，再在催化剂的作用下开环聚合。

另外还有一种固相聚合法。

1)乳酸直接聚合法直接聚合法早在20世界30~40年代就已经开始研究，但是由于涉及反应中的水脱除等关键技术还不能得到很好的解决，所以其产物的分子量较低（均在4000以下），强度极低，易分解，没有实用性。

日本昭和高分子公司采用将乳酸在惰性气体中慢慢加热升温并缓慢减压，使乳酸直接脱水缩合，并使反应物在220~260℃，133Pa 下进一步缩聚，得到相对分子质量在4000以上的聚乳酸。

但是该方法反应时间长，产物在后期的高温下会老化分解，变色，且不均匀。

日本三井压化学公司采用溶液聚合法使乳酸直接聚合得到聚乳酸。

直接法的主要特点是合成的聚乳酸不含催化剂，因此缩聚反应进行到一定程度时体系会出现平衡态，需要升温加压打破反应平衡，反应条件相对苛刻。

聚乳酸技术1.引言聚乳酸是一种用途广泛的、生物可降解脂肪族聚酯，它来源于100%的可再生资源，如：棉花、甜菜。

在很多商品领域，聚乳酸有很大的应用前景。

尽管聚乳酸的综合性能优良，但其高昂的成本制约了它的商业竞争力（每磅价格高于2美元）。

直到现在，聚乳酸很少有取代石油基塑料商品应用的成功先例，它的最初应用仅限于医学应用，如：手术缝合线。

1997年，两家大公司宣布合并成立Cargill Dow LLC新公司，致力于聚乳酸的生产和营销上，目的在于减少生产成本，使聚乳酸成为批量生产的塑料。

聚乳酸可以通过乳酸直接缩合和环状二聚体的开环聚合得到（图1）。

由于直接缩合聚合是一个平衡反应，在聚合反应的后期很难出去痕量的水，这限制了最终分子量。

尽管Mitsui Toatsu Chemicals 取得了用高沸点溶剂共沸蒸馏法促进直接酯化过程中水的去除，从而获得高分子量聚乳酸，大部分工作仍集中在开环聚合上。

图1.聚乳酸聚合路线Cargill Dow LLC公司在聚乳酸基聚合物的低成本连续生产过程活得了专利。

该过程在熔体中而不是溶液中综合考虑了合成丙交酯和聚乳酸的实际环境和经济效益，首次得到了基于可再生资源的商业化且实际可行的生物降解聚合物。

该过程从乳酸水溶液制备低分质量聚乳酸预聚体的直接缩合开始（图2）。

然后，采用锡类催化剂提高分子内成环反应速率，将该预聚体转化成丙交酯的不同异图2 聚乳酸预聚体和丙交酯的合成示意图体混合物。

熔融的丙交酯混合物通过真空蒸馏纯化。

最后，在熔体状态下，高分子量的聚乳酸经锡类催化剂催化开环聚合得到，从而完全避免使用价格高昂且环境不友好溶剂。

聚合完成后，所有没有反应的单体在真空下除去，并被用作反应的初始原料（图3）。

图3 聚乳酸的无溶剂合成过程在明尼苏达州，装有一套采用该工艺过程的年产80万磅的生产线。

近来，Cargill Dow LLC公司宣布将在北美于2002年建设年产3000万磅的聚乳酸工厂，并在不久的将来，在欧洲建设另外的聚乳酸工厂。

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。

2023年薄膜级聚乳酸行业市场前景分析聚乳酸（PLA）是一种生物可降解的聚酯，广泛应用于包装、医疗和纺织等行业。

随着环保和生物可降解材料的需求日益增加，薄膜级聚乳酸行业市场前景也越来越广阔。

一、市场趋势1. 取代非可降解材料：随着认识到塑料污染对环境和人类健康的影响，政府和公众对替代传统塑料的需求日益增加。

薄膜级聚乳酸具有良好的生物可降解性和可再生性，已逐渐成为包装行业替代非可降解材料的首选。

2. 医疗用途增加：PLA薄膜被广泛用于医疗用途，如输液袋、缝合线、敷料等。

随着人口老龄化和医疗技术的进步，医疗用途将成为PLA薄膜市场的主要增长点。

3. 市场规模逐渐扩大：PLA薄膜市场规模逐渐扩大，估计到2025年，PLA薄膜市场规模将达到20亿美元。

二、市场驱动力1. 政策支持：政府加强了环保和可持续发展的政策，大力推广生物可降解材料的使用，为PLA薄膜行业的发展提供了支持。

2. 消费者观念的转变：随着环保意识的普及，消费者更加重视环保和可持续发展，对生物可降解材料的需求日益增加。

3. 技术进步：PLA薄膜的生产技术和品质逐渐提高，推动了市场的发展。

同时，PLA 薄膜的生产成本不断降低，使得其在市场上的价格更具竞争力。

三、市场挑战1. 生产技术和成本：PLA薄膜的生产技术相比于传统塑料还有一定的提升空间，同时目前的生产成本也相对较高，需要进一步降低成本。

2. 应用范围限制：目前PLA薄膜的应用范围还存在限制，目前主要集中于包装和医疗领域，需要不断拓展其他应用领域，才能实现市场的更大发展。

四、未来趋势随着环保意识不断增强，PLA薄膜市场将得到更大的发展机遇。

未来，PLA薄膜的生产技术将进一步提升，成本将进一步降低，应用领域也将拓展到更多的领域。

同时，政策的支持和消费者的需求也将继续推动其市场发展。

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%。

芳香族pet基生物可降解聚酯制备技术哎呀，说起这个芳香族PET基生物可降解聚酯制备技术，我可得好好给你唠唠。

这玩意儿，听起来挺高大上的，其实就是一种塑料，不过呢，它比普通的塑料要环保得多。

为啥这么说呢？因为它能降解，不会像那些普通塑料一样，几百年都烂不掉，污染环境。

记得有一次，我去超市买东西，看到那些花花绿绿的塑料袋，心里就犯嘀咕。

这些东西，用完之后，大多数都进了垃圾场，或者被风吹得满天飞。

想想都觉得可怕，我们的地球母亲得多难受啊。

但是，这个芳香族PET基生物可降解聚酯，它就像个环保小卫士。

它是由一些特殊的化学物质制成的，这些化学物质可以被自然界中的微生物“吃掉”，然后变成水和二氧化碳，回归大自然。

这样一来，它就不会像那些普通塑料一样，成为环境的负担了。

说到制备技术，这可是个精细活儿。

你得先有那些特殊的化学物质，然后通过一系列的化学反应，把它们变成聚酯。

这个过程，就像是在做一道复杂的菜肴，需要精确的配方和火候。

每一步都不能出错，否则做出来的聚酯就达不到预期的效果。

我记得有一次，我在网上看到一段视频，讲的就是这个制备过程。

那些科学家们，穿着白大褂，戴着手套，小心翼翼地操作着各种仪器。

他们把一种液体和另一种液体混合在一起，然后加热，冷却，再经过一系列的处理，最后就得到了这种聚酯。

整个过程，就像是变魔术一样，让人看得目不转睛。

而且，这种聚酯还有个好处，就是它的性能和普通的PET塑料差不多，但是更环保。

这就意味着，我们可以用它来替代那些普通的塑料，减少对环境的影响。

想想看，如果我们的超市塑料袋、饮料瓶、食品包装都能用这种聚酯来做，那该多好啊。

最后，我想说，虽然这个芳香族PET基生物可降解聚酯制备技术听起来很复杂，但它其实就在我们身边，默默地保护着我们的环境。

我们每个人，都可以为环保出一份力，比如减少使用一次性塑料制品，选择可降解的材料。

这样，我们的地球母亲就能少受一点伤害，我们的生活也能更加美好。

你看，这就是我对这个技术的一点小见解。

可生物降解聚合物的定义和分类一、可降解聚合物1.可降解塑料的定义在规定环境条件下，经过一定时间、经过一个或多个步骤后，化学结构发生显著变化而损失某些性能（如相对分子质量下降、形态结构变化、力学性能下降等）及外观变化（如破碎等）的聚合物称为可降解聚合物。

由于实际应用的可降解聚合物中大都添加了助剂等，因此一般称为可降解塑料。

2.可降解塑料的分类根据降解途径，可降解塑料可以分为可光降解塑料、可热氧降解塑料、可生物降解塑料等。

按照原材料来源，可以分为可石化基降解塑料和可生物基降解塑料。

3.可光降解塑料与可热氧降解塑料可光降解塑料是在自然光的作用下发生降解的塑料；可热氧降解塑料是在热和/或氧化作用下发生降解的塑料。

这两类降解塑料在应用中的最大问题是受降解条件的限制，降解不完全，因此应用受到限制。

4.可生物降解塑料可生物降解塑料是指在自然（如土壤和/或沙土等）条件下，和/或在特定条件（如堆肥化条件或厌氧消化条件或水性培养液中）下，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。

其诱人之处是在堆肥条件下短期内就可以完全分解，回归自然，绿色环保。

二、可生物降解塑料的分类目前还没有可生物降解塑料的明确分类方法，通常可以根据其化学组成、合成方法、工艺过程、经济价值及应用领域等进行分类，但每种分类方法都能从不同的方面反映材料的应用价值。

按照原料来源和合成方式可以将其分为两大类，利用石化资源合成得到的石化基可生物降解塑料和来源于天然原料的天然可生物降解塑料。

1.石化基可生物降解塑料石化基生物可降解塑料是指主要以石化产品为单体、通过化学合成得到的可生物降解聚合物。

可细分为以下三大类：1）脂肪族聚酯，如聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚羟基乙酸（PGH）等。

2）芳香族聚酯，如己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯共聚物（PBAT）、聚丁二酸丁二醇-对苯二甲酸丁二酯共聚物（PBST）等。

可降解塑料定义、种类及应用详解1、什么是可降解材料？可降解材料主要是在塑料的基础上，添加光敏剂、改性淀粉、生物降解剂等原料，通过这些原料降低传统塑料的稳定性，加快其在自然环境中的降解速度以减少对自然环境的污染。

根据降解方式不同可分为生物降解材料、光降解材料、热降解材料和机械降解材料。

2、常见的可降解材料常见的可降解材料主要有PLA和PBAT。

PLA聚乳酸是目前最广泛，也是投入研究应用最多的可降解材料，又称聚丙交酯，由淀粉原料制成。

大致原理为淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。

PBAT同样为比较广泛，投入研究和使用的降解材料，称为聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能。

此外，还具有优良的生物降解性。

3、应用领域（1）食品包装袋目前我国使用较为广泛的绿色环保包装材料主要分为：纸制品材料、天然生物材料、可降解材料、可食性材料。

使用较为成熟的主要是传统类可降解材料，如淀粉基，聚乳酸，PVA 薄膜等；其他新型可降解材料，如纤维素，壳聚糖，蛋白质等可降解材料也具有非常大的发展潜力。

与一次性传统包装相比，可循环可降解使用的包装可以减少80%的温室气体排放。

快餐食品中的可降解，这种材料既具有传统塑料的功能和特性，又可在完成使命后，通过土壤和水的微生物作用，或通过阳光中紫外线的作用，在自然环境中分裂降解和还原，最终以无毒形式重新进入生态环境中，回归大自然。

例：餐饮行业中你可能会经常见到可降解包装，可降解餐盒、甘蔗浆餐盘、全降解纸杯等。

（2）化妆品包装材料PLA材料具有良好的可加工性和生物相容性，是目前主要使用的化妆品可生物降解包装材料。

PLA 材料具有良好的刚性和机械抗性，是有作为刚性化妆品包装的良好材料。

纤维素及其衍生物是用于包装生产中最常用的多糖，也是地球上最丰富的天然聚合物。

医用用高分子材料医用高分子材料在医学领域中发挥着重要的作用。

这些材料具有良好的生物相容性和生物降解性，能够在医疗过程中与人体组织相互作用，达到修复、替代或辅助治疗的效果。

下面将详细介绍医用高分子材料的分类、特点以及在医学领域中的应用。

医用高分子材料主要分为生物可降解高分子材料和生物惰性高分子材料两大类。

生物可降解高分子材料具有良好的可降解性和吸附能力，可被分解为无毒的溶解物，不会对人体产生负面影响。

常见的生物可降解高分子材料有聚酯类、聚酮类和聚脲/聚氧甲基纳/聚亚甲基纳等。

聚酯类材料具有良好的生物可降解性和生物相容性，在医学领域中广泛应用于各种领域。

例如，聚乳酸（PLA）和聚羟基烷酸酯（PHA）等聚酯类材料可以用于制备可降解的缝合线、保持器和修复材料等。

此外，聚-ε-内酯（PCL）是一种常见的有机溶剂可降解高分子材料，在组织工程和药物传递领域也有广泛的应用。

聚酮类材料具有较高的熔融温度和耐疲劳性，可以制备出具有优异力学性能的材料。

多异氰酸酯（MDI）和聚己内酯（PCL）共混物（PHDI）是一种常见的聚酮类材料，可以用于制备心脏瓣膜、关节替代物和人工血管等。

生物惰性高分子材料具有优异的生物相容性，不会引起明显的炎症反应和免疫反应。

常见的生物惰性高分子材料有聚乙烯醇（PVA）、聚己内酯（PCL）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

聚乙烯醇（PVA）是一种具有高透明度和生物相容性的高分子材料，可以用于制备人工眼角膜、人工关节和人工内膜等。

聚己内酯（PCL）具有良好的生物相容性和降解性能，可以用于制备支架、药物传递系统和组织工程支架等。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的生物惰性高分子材料，具有高透明度和良好的抗菌性能，可以用于制备人工眼架和透明人工组织等。

医用高分子材料在医学领域中的应用非常广泛。

首先，它们可以用于制备生物打印支架，用于组织工程，如骨骼和软组织再生。

其次，医用高分子材料可用于制备生物医药用途的药物输送系统。

pla 的化学式
PLA，又称聚乳酸酯，是一种多元醇酸的化合物，同时也是一种环境友好的生物可降解的塑料。

它由环境友好的大豆或椰子油中提炼得到的可持续性的自然资源，也是生物可降解的聚酯，即PLA。

由于PLA的可降解性，它被广泛用作可降解塑料的材料。

PLA的分子式为(CHO)，在PLA化学式中，n指的是环氧基的数量，一般情况下，环氧基数量在1000-6000之间，因此括号里面有1000-6000个(CHO)分子。

PLA性能优越，拥有良好的抗拉强度和断裂伸长率，具有优秀的耐水解性，具有耐酸碱性好、抗老化性好、维持性能稳定、无毒无害等优点。

PLa可以用来制造各种塑料产品和纤维，如杯子、小玩具、塑料袋等。

因为它非常柔韧，还可以用来制作外衣和帽子等个性化产品。

由于其具有高抗拉强度和弹性，所以可以用来制作零件和零件的外壳。

PLA的发展对环境友好和可再生资源有着重要的意义。

首先，它是可生物降解的产品，所以不会在环境中留下污染物。

其次，它以可持续性的化学方式吸收了大豆或椰子等可持续性的自然资源。

这样可以大大减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，有助于实现温室气体的减排。

PLA的使用还可以改善塑料行业的环境影响，因为它不仅能减少常规塑料的使用，而且可以减少塑料的垃圾积累。

此外，PLA也可以用于保护抗生素，以减少抗生素对环境的影响。

因此，PLA可以说是一种非常有价值的塑料，它不仅具有良好的性能和可生物降解性，还可以减少环境污染、保护资源和保护抗生素。

它的发展对未来的社会可持续发展具有重要意义。