生物可降解聚合物的发展概况
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生物降解型塑料-聚乳酸(PLA)清华大学美术学院 贺书俊 学号2012013080摘要: 近年来世界各国都高度重视源于可再生资源的可降解高分子材料的研究开发,聚乳酸因可生物降解、性能优异、应用广泛而深受青睐。
本文主要介绍了聚乳酸的降解机理、作为可降解塑料的应用现状、改进方法以及未来的发展趋势。
1、 聚乳酸简介单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH 与别的分子的-COOH 脱水缩合,-COOH 与别的分子的-OH 脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸。
聚乳酸也称为聚丙交酯,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。
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。
[1]2、 聚乳酸降解机理聚乳酸是典型的“绿色塑料”,因其良好的生物相容性、完全可降解性及生物可吸收性,是生物降解材料领域中最受重视的材料之一,下面就聚乳酸的降解机理进行介绍。
聚乳酸是一种合成的脂肪族聚酯,其降解可分为简单水解(酸碱催化)降解和酶催化水解降解。
从物理角度看,有均相和非均相降解。
非均相降解指降解反应发生在聚合物表面,而均相降解则是降解发生在聚合物内部。
从化学角度看,主要有三种方式降解:①主链降解生成低聚体和单体;②侧链水解生成可溶性主链高分子;③交链点裂解生成可溶性线性高分子。
本体侵蚀机理认为聚乳酸降解的主要方式为本体侵蚀,根本原因是聚乳酸分子链上酯键的水解。
聚乳酸类聚合物的端羧基(由聚合引入及降解产生)对其水解起催化作用,随着降解的进行,端羧基量增加,降解速率加快,从而产生自催化现象。
[2]因乳酸来源于可再生资源,经过聚合、改性、加工成制品,当制品废弃时,能完全被人体吸收或被环境生物所降解成二氧化碳和水,从而造福人类并无污染地回归自然,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。
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。
聚合物材料研发的现状与趋势聚合物作为一类功能性材料已经在人类历史中占据了重要地位,从最初的天然聚合物到现在的合成聚合物,聚合物材料的种类和性能也不断得到了提升和改进。
随着科技的发展和人们对材料功能要求的不断增加,聚合物材料的研发工作也变得日益重要,成为了材料科学和工程研究领域中的热门话题。
本文将从聚合物材料研发的现状和趋势两方面来探讨其发展的方向和前景。
一、聚合物材料研发的现状1. 聚合物材料的应用领域不断拓展聚合物材料已经成为了现代工业发展中的重要材料之一,广泛应用于食品、医药、军工、电子、建筑等领域。
在医疗行业中,聚合物材料被广泛运用于医疗器械、人造器官、药物缓释等领域;在建筑行业中,聚合物材料则被用于地面、墙面、屋面、隔音材料等领域。
随着科技的不断发展,未来聚合物材料的应用领域还将不断拓展和扩大。
2. 聚合物材料的结构和性能不断优化随着人们对聚合物材料性能要求的提升,聚合物材料的结构和性能也得到了不断改进和优化。
当前,一些新型聚合物材料的发展重点主要集中在高强度、高韧性、高耐用性、高透明性、高导热性、高阻隔性等方面,同时聚合物材料的复合材料化、功能化、智能化等方向也得到了广泛关注。
3. 聚合物材料研发技术不断提升在聚合物材料研发技术方面,科学家们不断探索新的合成方法和制备技术,以提高材料的纯度、分子结构等方面的质量。
此外,新型材料评价技术、材料测试技术、材料加工技术等都不断得到提升,为聚合物材料研发提供了更加丰富和全面的手段。
二、聚合物材料研发的趋势1. 生物可降解聚合物材料的热点随着环保意识的不断提高,生物可降解聚合物材料成为了研发的热点之一。
这种材料不仅拥有聚合物材料的特性,还具有较强的降解性能,可以在自然环境中迅速降解,达到环境友好的效果。
生物可降解聚合物材料被广泛应用于医药、包装、餐具等领域。
2. 高性能聚合物材料的发展方向在高性能聚合物材料方面,发展重点主要包括高分子量、高韧性、高透明性、高导电性、高导热性等。
生物可降解聚合物合成方法及应用质生物可降解聚合物是一种与传统塑料相比更环保可持续的材料。
它由可降解的天然或合成高分子材料组成,可以被微生物在自然环境中分解,从而减少对环境的污染。
本文将介绍生物可降解聚合物的合成方法和应用领域。
一、生物可降解聚合物的合成方法1. 自然资源的利用:生物可降解聚合物可以使用来自自然界的可再生资源,例如植物纤维、淀粉和脂肪酸等。
这些天然资源是可再生的,生产过程更环保可持续。
2. 微生物发酵:通过微生物的生物转化作用,将可降解单体转化为聚合物。
这种方法可以利用微生物的合成活性来制造生物可降解聚合物,使合成过程更加环保。
3. 化学合成:利用化学反应将可降解单体聚合成聚合物。
这种方法可以通过控制反应条件和催化剂来实现高效合成,并通过调整材料结构来改善性能。
二、生物可降解聚合物的应用领域1. 医疗领域:生物可降解聚合物在医疗领域有广泛的应用,例如可降解的缝线、基质支撑材料和修复组织工程等。
这些材料具有良好的生物相容性和可降解性,可以避免二次手术,并降低对环境的污染。
2. 包装材料:生物可降解聚合物在包装领域有重要的应用。
传统塑料包装材料需要大量的能源和化学物质用于合成,而生物可降解聚合物可以替代传统塑料,减少对环境的负面影响。
3. 农业领域:生物可降解聚合物在农业领域有广泛的应用,例如农膜、植物袋和肥料包衣等。
这些材料可以减少对土壤的污染,同时降解后对植物生长没有负面影响。
4. 环境保护:生物可降解聚合物可以被微生物迅速分解,减少对环境的污染。
例如,生物可降解塑料袋可以降解为二氧化碳和水,大大减少了海洋和土地上的塑料垃圾。
三、生物可降解聚合物的前景和挑战生物可降解聚合物具有巨大的发展前景,因为它们可以替代传统的塑料材料,并减少对环境的污染。
然而,生物可降解聚合物面临一些挑战。
1. 性能改善:与传统塑料相比,生物可降解聚合物在力学性能、热稳定性和耐候性方面仍有改善空间。
研究人员需要进一步改进合成方法和材料结构,以提高生物可降解聚合物的性能。
2024年淀粉基生物降解塑料市场分析现状1. 引言淀粉基生物降解塑料是近年来受到广泛关注的一种环保材料。
相比于传统的石油基塑料,淀粉基生物降解塑料具有良好的可降解性和可再生性,对环境的影响更小。
本文将对淀粉基生物降解塑料市场的现状进行分析,并展望未来的发展趋势。
2. 市场规模淀粉基生物降解塑料市场在过去几年中保持着快速增长的势头。
根据市场调研机构的数据显示,2019年全球淀粉基生物降解塑料市场规模达到XX亿美元。
预计到2025年,这一市场规模将增长至XX亿美元,年复合增长率超过XX%。
主要驱动市场增长的因素包括严格的环境法规、消费者的环保意识提升以及淀粉基生物降解塑料的应用领域不断扩大等。
3. 市场分析3.1. 区域分析全球淀粉基生物降解塑料市场在不同地区呈现出差异化的特点。
•北美地区:北美是淀粉基生物降解塑料的主要市场之一。
在北美地区,强制法规和消费者对环境保护的高度认识推动了淀粉基生物降解塑料市场的发展。
预计未来几年该市场规模将持续增长。
•欧洲地区:欧洲地区是淀粉基生物降解塑料行业的中心之一。
欧洲各国政府鼓励使用淀粉基生物降解塑料,并制定了一系列环境保护法规来推动其市场发展。
预计未来几年该市场规模将继续扩大。
•亚太地区:亚太地区是全球淀粉基生物降解塑料市场增长最快的地区之一。
该地区的快速工业化和人口增长导致了对环境友好产品的需求增加。
预计未来几年该市场将保持强劲增长。
3.2. 应用领域分析淀粉基生物降解塑料在各个领域都有广泛的应用。
•包装材料:淀粉基生物降解塑料在食品包装、日用品包装等领域得到广泛应用。
其可降解性可以减少对环境的负面影响。
•农业领域:淀粉基生物降解塑料在农业领域的应用主要体现在地膜和农膜等方面。
使用淀粉基生物降解塑料制作的地膜可以降低土壤污染风险。
•医疗领域:淀粉基生物降解塑料在医疗领域有一定的应用潜力。
它可以用于一次性手术器械和医疗包装等方面,减少医疗废弃物产生。
4. 发展趋势未来的淀粉基生物降解塑料市场将呈现以下发展趋势:•技术创新:随着技术的不断进步,新型淀粉基生物降解塑料材料将不断涌现。
生物降解材料的研究现状摘要:介绍了生物降解材料和光降解材料的研究背景、研究内容、研究成果和应用现状。
分析了其产品对环境的改善和不足,提出了对其降低成本、提高性能和扩大应用范围的建议。
关键词:生物降解材料;光降解材料;塑料;成本;环境近年来,塑料生产技术有了很大的发展,塑料已经渗透到人们生产和生活的各个领域,与水泥、钢铁和木材并称四大工业材料。
由于塑料本身具有质量轻,耐腐蚀和易于成型加工等优点,使其成为人们不可或缺的材料。
然而现在塑料的使用却面临巨大的挑战。
在自然界中塑料很难降解,使用后产生大量固体废弃物。
目前在处理这些塑料垃圾时大部分采用焚烧和掩埋的方法,但都未能解决污染问题,例如焚烧后产生的一些有毒气体反而进一步导致了污染的扩散;塑料掩埋地下需要近300 年才能够完全降解。
另外石油,天然气等能源都已经面临枯竭的危机,全世界的石油储量大约只能再用40 多年,以石油为原料的塑料生产受到很大的阻力。
为了减轻废旧塑料对环境的污染和缓解能源危机,多年来人们尝试开发可降解塑料,用以代替普通塑料制品。
随着可生物降解塑料技术的发展,聚乳酸(PLA) 、生物聚酯等生物降解材料的逐渐成熟,将推进塑料制品可生物降解化,为减少废旧塑料制品带来的污染,并为最终实现资源和环境的可持续性发展找到出路。
目前可降解塑料的研制开发十分活跃,并部分进入工业化生产,但从总体上看,当前降解仍处于有待于对技术进行更深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。
本文对生物可降解材料的发展和应用现状进行了简介,并指出其不足。
1 目前各国生物课可降解塑料的应用现状生物降解塑料[1]不仅在生产过程中有节能减排效果,而且在使用过程也具有环境友好的特征。
普通聚烯烃塑料的合成会排放大量CO2 等尾气及污染物,而塑料制品大量使用,尤其是农用薄膜和包装材料又造成了日益严重的白色污染。
但生物降解塑料则不然,其原料来源是可以再生的农作物,农作物在生长过程中通过光合作用可以吸收CO2 放出氧气,其制品废弃物可以在掩埋堆肥条件下完全降解成水和CO2 ,无污染物产生。
生物基聚酯改性技术的发展与应用前景生物基聚酯改性技术是一项在生物基聚酯材料中引入其他物质,改善其性能和功能的技术。
生物基聚酯是一种可生物降解的聚合物,具有环保、可再生等优点,因此在各个领域都有广泛的应用。
然而,生物基聚酯在一些性能方面仍然存在一些局限性,如热稳定性、力学性能和耐久性等。
因此,通过改性技术来改善生物基聚酯的性能和功能,具有重要的意义。
生物基聚酯改性技术的发展目前正处于不断探索和拓展的阶段。
一方面,研究人员通过改变聚酯分子结构,如聚酯链的长度、分支结构以及共聚物的引入等方式,来调控聚酯的性能。
另一方面,研究人员通过添加适量的添加剂和填充剂,如纳米材料、纤维素等,来改善聚酯的性能和功能。
首先,生物基聚酯改性技术在提高热稳定性方面有着潜力。
研究人员通过添加阻燃剂、光稳定剂、抗氧剂等来提高生物基聚酯的热稳定性能,使其能够在高温条件下保持较好的性能。
例如,研究表明,在生物基聚酯中引入硅氧烷类阻燃剂可以显著提高材料的阻燃性能,使其满足更广泛的应用需求。
其次,生物基聚酯改性技术在提高力学性能和耐久性方面也具备巨大的潜力。
研究人员通过调控分子结构和添加适量的增强剂,如玻璃纤维、碳纳米管等,可以显著改善生物基聚酯的力学性能,如强度、刚度和韧性等。
同时,添加耐候剂、耐磨剂等可以提高生物基聚酯的耐久性,延长其使用寿命。
此外,生物基聚酯改性技术在功能性方面也有潜力。
研究人员可以通过引入活性官能团、功能基团等,使生物基聚酯具有特殊的功能性能,如抗菌性能、光学性能等。
例如,研究表明,在生物基聚酯中引入丙烯酸盐改性剂可以显著提高材料的抗菌性能和生物兼容性,为医疗器械领域的发展提供了新的可能性。
生物基聚酯改性技术的应用前景十分广阔。
首先,生物基聚酯改性技术可以应用于包装领域。
生物基聚酯具有良好的生物降解性能和可再生性,因此可以作为传统塑料的替代品广泛应用于食品包装、日用品包装等领域,减少塑料污染对环境的影响,推动可持续发展。
PLA聚乳酸研究报告1.引言PLA(聚乳酸)是一种可生物降解的聚合物材料,因其良好的可降解性、生物相容性和可加工性受到了广泛的关注和研究。
近年来,随着环境保护意识的日益增强,PLA作为一种可替代传统塑料的材料,受到了更多的关注。
本研究旨在通过对PLA的综述,并探讨其应用领域以及未来的发展方向,进一步推动PLA的应用和研究。
2. PLA聚乳酸的性质和特点PLA属于聚羟基酸类聚合物,由乳酸经聚合反应得到。
其主要性质和特点如下:•可降解性:PLA是一种可生物降解的聚合物材料,能够在自然环境中被微生物降解,减少对环境的污染。
•生物相容性:PLA具有良好的生物相容性,对人体无毒无害,可广泛应用于生物医学领域。
•可加工性:PLA可以通过注塑、挤出、吹塑等传统塑料加工工艺进行成型,加工性能优越。
•机械性能优异:PLA具有良好的刚度、强度和耐热性能,可满足各种应用需求。
3. PLA聚乳酸的应用领域3.1 包装材料由于PLA具有良好的可降解性和生物相容性,被广泛应用于包装材料领域。
PLA包装材料可以替代传统的塑料包装材料,减少对环境的污染。
此外,PLA还具有较好的物理性质和耐热性能,能满足不同包装需求。
3.2 生物医用材料由于PLA具有良好的生物相容性,被广泛应用于生物医学领域。
PLA可以制备成各种生物医用材料,如PLA纳米纤维膜、PLA显微球等。
这些材料可以用于组织工程、药物缓释等方面,为生物医学研究和应用提供了新的可能。
3.3 3D打印材料PLA由于其良好的可加工性和机械性能,成为了广泛应用于3D打印领域的材料之一。
PLA可以通过3D打印技术制备出复杂的结构和器件,应用于建筑、工业制品等领域。
4. PLA聚乳酸的制备方法4.1 乳酸聚合法乳酸聚合法是目前制备PLA的主要方法之一。
该方法主要通过乳酸的缩聚反应得到PLA。
乳酸聚合法的优点是反应条件温和,产率高,制备过程简单。
4.2 乳液聚合法乳液聚合法是另一种常用的制备PLA的方法。
生物材料的可降解性研究近年来,随着人们对环境保护和可持续发展的关注不断增加,研究生物材料的可降解性逐渐成为科学界和工业界的焦点。
生物材料的可降解性指的是在特定的条件下,生物材料能够被微生物、酶或其他生物介导的过程降解成无毒的物质,从而减少对环境的污染和危害。
本文将探讨生物材料的可降解性的研究进展、技术应用和未来发展趋势。
一、生物材料的可降解性研究进展1. 可降解聚合物材料可降解聚合物材料是目前研究的重点之一。
这些材料可以通过调整聚合物结构和添加特定的降解剂来实现可降解性。
例如,聚乳酸和聚羟基磷酸酯等聚合物,在体内能够被水解酶降解,并最终转化为水和二氧化碳。
此外,还有一些天然聚合物材料,如明胶和壳聚糖,它们也具有良好的可降解性。
2. 生物降解金属材料除了可降解聚合物材料,生物降解金属材料也备受关注。
这些金属材料包括镁合金、铁基材料等,它们可以在生物体内迅速降解并释放出对细胞生长有益的金属离子。
这种材料在医疗领域有着广泛的应用,如生物降解支架和植入性器械等。
二、生物材料的可降解性技术应用1. 医疗领域应用生物材料的可降解性在医疗领域有着广泛的应用潜力。
可降解的支架材料可以替代传统的金属支架,用于心脏病患者的血管重建或支架植入。
同时,可降解的缝线材料可以用于外科手术中,避免了再次手术去除缝线的必要。
此外,可降解的药物传递系统也可以用于控制药物的释放,提高药物的疗效。
2. 环境保护应用生物材料的可降解性可以帮助减少对环境的污染和危害。
例如,可降解的塑料袋、食品包装等可以减少垃圾填埋和焚烧带来的环境问题。
另外,可降解的农膜可以代替传统的塑料农膜使用,减少农业活动对土壤和水资源的污染。
这些应用有助于构建可持续的生态环境。
三、生物材料的可降解性研究的未来发展趋势1. 研发新型生物材料目前的研究主要集中在可降解聚合物材料和生物降解金属材料上,但还存在着许多应用领域需要更多新型材料的开发。
例如,可降解陶瓷材料在骨科修复和植入领域有着广阔的应用前景。
pcl材料PCL材料摘要:PCL(聚己内酯)是一种具有出色可加工性和可控降解性能的生物可降解聚合物材料。
在过去的几十年中,PCL材料已经被广泛应用于3D打印、组织工程、药物控释等领域。
本文将介绍PCL材料的特性、制备方法、应用领域以及未来的发展方向。
1. 引言聚己内酯(PCL)是一种合成的可降解聚酯,具有优异的可加工性和生物相容性。
PCL起初由R.W. Shalaby于1962年发现并提出,其后经过多年的研究和发展,PCL材料已在医学、材料科学等领域展现出广泛的应用潜力。
2. PCL材料的特性PCL具有一系列的特性,使其在材料研究中备受关注。
首先,PCL 材料具有优异的可加工性,可以通过熔融挤出、共混等方法制备各种形状的材料。
其次,PCL具有良好的生物相容性,可以在体内降解为低毒的代谢产物,并被体内的酶系统分解。
此外,PCL还具有较低的熔点和玻璃化转变温度,使其易于热加工和成型。
3. PCL材料的制备方法PCL材料通常通过环状酯聚合反应制备。
在这个过程中,聚合酯的单体与催化剂在合适的温度下反应,形成线性聚己内酯。
制备PCL材料的方法多种多样,可以通过变化反应条件、添加其他共聚单体等方式来调控其结构和性能。
4. PCL材料的应用领域由于其出色的可加工性和可降解性能,PCL材料在多个领域中被广泛应用。
首先,PCL在3D打印领域发挥了重要作用,可以制备出复杂形状的生物可降解材料。
其次,PCL还被用于组织工程领域,用于构建生物支架和修复组织缺损。
另外,PCL还可以作为药物控释材料,通过控制降解速率来实现药物的缓释和持续释放。
5. PCL材料的未来发展方向PCL材料作为一种先进的生物可降解材料,具有巨大的发展潜力。
未来的研究重点可能包括以下几个方面:改进PCL材料的力学性能,提高其韧性和强度;研究PCL材料的表面改性方法,以增强其细胞相容性和组织相容性;探索PCL材料与其他材料的复合应用,以获得更多功能性材料。
可降解聚合物的合成及应用可降解聚合物是一种特殊的聚合物,它们可以在环境中分解,不会对环境造成污染。
这种聚合物在医药、包装、农业等领域有着广泛的应用,并且随着环保意识的增强,可降解聚合物的需求也日益增加。
一、可降解聚合物的合成可降解聚合物的合成需要选择合适的单体。
目前常用的单体包括乳酸、羟基乙酸、烯丙酸等,这些单体的共同特点是有着良好的生物相容性。
合成可降解聚合物的方法有很多种,包括环氧开环聚合、缩醛聚合、酯化聚合、接枝聚合等。
其中,酯化聚合是可降解聚合物合成的常用方法。
以乳酸为例,它的酯化聚合可以使用甲醇和聚乳酸的共混物作为起始物质,在催化剂作用下进行聚合反应,最终得到可降解聚乳酸。
二、可降解聚合物的应用1. 医药领域可降解聚合物在医药领域的应用非常广泛,它们可以用于制造缝线、骨钉、止血钳等医疗器械。
这些器械具有良好的生物相容性和可吸收性,在使用一段时间后可以自行分解,无须二次手术取出。
2. 包装领域可降解聚合物是一种理想的包装材料,它们可以在大自然的环境中分解,不会对环境造成污染。
与传统的塑料包装相比,可降解聚合物可以降低垃圾数量,并且不会对环境产生负面影响。
3. 农业领域农业领域也是可降解聚合物的一个应用领域。
在种植作物的过程中,常常需要使用塑料膜覆盖土壤以增加温度和湿度,促进作物的生长。
但传统的塑料膜不易降解,会对土壤和水源造成污染。
可降解聚合物薄膜则可以在使用一段时间后自行分解,不会对环境造成负面影响。
三、可降解聚合物的发展趋势可降解聚合物近年来得到了广泛的关注和应用,但目前市场上的可降解聚合物还不够多样化和完善。
未来,随着技术的不断进步和环保意识的不断提高,可降解聚合物的应用领域将会更加广泛,同时,可降解聚合物的种类和性能也将会得到进一步的改进和优化。
总之,可降解聚合物是一种既环保又实用的聚合物。
它们在医药、包装、农业等领域有着广泛的应用前景,也是未来环保产业发展的重要方向之一。
未来的可降解聚合物将更加完善和多样化,为人类创造更加美好的生活环境。
生物降解塑料的发展与应用前景近年来,环境问题越来越受到人们的关注。
其中,塑料污染是一个长期困扰我们的问题。
传统塑料由于无法快速分解,被随意丢弃后,往往需要数百年甚至数千年才能自然降解。
这不仅会给地球带来恶劣的环境影响,更会给我们的后代留下环境问题的烂摊子。
因此,生物降解塑料应运而生。
与传统塑料不同,这种材料可以在自然条件下被微生物降解,转化成水、二氧化碳等对环境无害的物质。
因其环保、可持续等特性,生物降解塑料得到了越来越多人的青睐,成为了当前环保行业中的一个重要研究热点。
一、生物降解塑料的发展历程生物降解塑料的概念早在上个世纪80年代就已经提出,但其实际应用一直没有得到广泛推广。
主要原因是,生物降解塑料的性能不如传统塑料,不具备可拉伸、耐热等优点。
另外,它需要在特定条件下才能被有效降解,否则降解时间较长。
然而随着科技的不断进步,人们对生物降解塑料的研究不断深入,其应用范围也逐渐扩大。
目前,生物降解材料已经广泛应用于一次性餐具、垃圾袋、包装袋等领域。
除此之外,在医疗、农业、建筑等一些领域内,也已经开始试用。
二、生物降解塑料的种类根据生物降解塑料的来源,可以将其分为天然生物降解塑料和合成生物降解塑料两类。
1. 天然生物降解塑料天然生物降解塑料主要指来源于植物、动物等天然材料的生物降解塑料。
这种材料无毒、无害,可以在室温下迅速被微生物降解,不会对环境造成污染。
代表性的材料有淀粉基降解塑料、聚乳酸降解塑料等。
2. 合成生物降解塑料合成生物降解塑料是指通过合成方法得到的生物降解塑料。
这种材料相对天然降解塑料更加稳定,且物理化学性能较为优异。
代表性的材料有PHA、PBS等。
三、生物降解塑料的应用前景生物降解塑料的应用前景非常广阔,尤其是在当前环保压力不断加大的背景下,它被认为是替代传统塑料的一种重要手段。
1. 包装领域随着电商、快递的快速发展,包装成为了当前的热点行业。
但传统塑料在包装领域内存在的环境问题也越来越受到重视。
聚乳酸的合成、生产、加工及应用发展综述摘要:综述了在目前面临石油危机情况下,聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物,在当今社会的发展现状及其前景。
阐述了聚乳酸的直接合成法、聚合法、改性合成及新型合成工艺。
关键词:聚乳酸,合成,改性,应用一、前言聚乳酸(PLA),也称聚丙交酯,是以玉米等富含淀粉的农作物为原料,经过现代生物技术合成乳酸,再经过特殊的聚合反应过程生成的高分子材料。
聚乳酸具有完全可降解性,埋入土壤中6-12个月即可发生降解,聚乳酸制品在使用后可降解成二氧化碳和水。
因此,聚乳酸是一种真正意义上的能完全降解的生物环保材料,被视为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类新材料”。
由于聚乳酸树脂具有环境保护、循环经济、节约化石类资源、促进石化产业持续发展等多重效果,是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物可降解材料,也是目前唯一一种在成本和性能上可与石油基塑料相竞争的植物基塑料[1]二、聚乳酸(PLA)公开的相关专利聚乳酸使用后可完全降解,不会对环境造成污染,使之技术开发成为当前研究的热点,从近几年聚乳酸相关专利的申请就可见端倪。
1997年至2010年国内聚乳酸专利申请总数呈增长趋势,其中2008年数量达到最多,聚乳酸专利申请数跃居生物降解塑料领域榜首,约占各类生物降解塑料申请总量的38%。
[2]国内申请人公开的聚乳酸相关专利领域分布目前中国申请人公开的聚乳酸相关专利,技术领域分布于医用、制备、包装和纤维等,其中主要为医用和制备。
国外申请人公开的聚乳酸相关专利领域分布上表数据表明,国外申请人的聚乳酸相关专利申请涉及的领域较多,而且分布较为平均。
三、我国聚乳酸产业发展现状解析3.1 生产工艺聚乳酸的生产过程如下:①先将富含淀粉的农作物转化成葡萄糖溶液;②将葡萄糖溶液经过特殊的发酵过程(以生物酶为催化剂)转化成乳酸;③经过提纯和浓缩的乳酸采用直接聚合(一步法)或乳酸脱水环化制成环状二乳酸(丙交酯),环状二乳酸再开环聚合(二步法)的方法得到聚乳酸,见图1(略)和图2(略)。
生物可降解塑料的应用、研究现状及发展方向关键词:可降解塑料,光降解塑料,光和生物降解塑料,水降解塑料, 生物降解塑料绪论半个多世纪以来,随着塑料工业技术的迅速发展,当前世界塑料总产量已超过117×108t,其用途已渗透到工业、农业以及人民生活的各个领域并与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱材料。
但塑料大量使用后随之也带来了大量的固体废弃物,尤其是一次性使用塑料制品如食品包装袋、饮料瓶、农用薄膜等的广泛使用,使大量的固体废弃物留在公共场所和海洋中,或残留在耕地的土层中,严重污染人类的生存环境,成为世界性的公害{1-3}。
有资料表明,城市固体废弃物中塑料的质量分数已达10%以上,体积分数则在30%左右,而其中大部分是一次性塑料包装及日用品废弃物,它们对环境的污染、对生态平衡的破坏已引起了社会极大的关注[4]。
因此,解决这个问题已成为环境保护方面的当务之急。
一般来讲,塑料除了热降解以外,在自然环境中的光降解和生物降解的速度都比较慢,用C14同位素跟踪考察塑料在土壤中的降解,结果表明,塑料的降解速度随着环境条件(降雨量、透气性、温度等)不同而有所差异,但总的而言,降解速度是非常缓慢的,通常认为需要200-400年[5]。
为了解决这个问题,工业发达国家采用过掩埋、焚烧和回收利用等方法来处理废弃塑料,但是,这几种方法都存在无法克服的缺陷。
进行填埋处理时占地多,且使填埋地不稳定;又因其发出热量大,当进行焚烧处理时,易损坏焚烧炉,并排出二恶英,有时还可能排放出有害气体,而对于回收利用,往往难以收集或即使强制收集进行回收利用,经济效益甚差甚至无经济效益[6]。
不可降解的大众塑料塑料对地球的危害:(1)两百年才能腐烂。
塑料袋埋在地下要经过大约两百年的时间才能腐烂,会严重污染土壤;如果采取焚烧处理方式,则会产生有害烟尘和有毒气体,长期污染环境。
(2)降解塑料难降解。
市场上常见的“降解塑料袋”,实际上只是在塑料原料中添加了淀粉,填埋后因为淀粉的发酵、细菌的分解,大块塑料袋会分解成细小甚至肉眼看不见的碎片。
生物材料的发展现状和未来趋势分析近年来,生物材料领域出现了许多令人瞩目的创新和发展。
生物材料是指利用生物学和材料科学的交叉领域来研发新材料和器件的科学。
它们以其独特的性能和可持续发展的特点,吸引了广泛的研究兴趣和工业应用。
本文将探讨当前生物材料的发展现状,并预测未来的趋势。
一、生物材料的发展现状生物材料的研究范围广泛,涉及领域包括医学、生物工程、环境保护、能源等。
目前,医学领域对生物材料的需求最为迫切。
生物材料在医疗器械、人工器官、组织工程和药物释放系统等方面都有广泛应用。
例如,生物可降解聚合物被用于制作可以植入体内的支架和缝线,这些材料可以逐渐降解并被人体自身代谢,避免了二次手术的需求。
另一个在生物材料领域取得重要进展的是组织工程。
科学家已经能够通过生物材料和细胞的组合,制造出活体组织的替代品。
这种技术有望帮助那些因疾病或意外而失去功能的组织或器官恢复其正常功能。
此外,生物材料还在药物释放系统中发挥重要作用。
通过将药物嵌入生物材料的结构中,可以实现药物的缓慢、持续释放,提高治疗效果并避免药物滥用。
二、生物材料的未来趋势随着技术的不断进步,生物材料将会迎来更广阔的发展前景。
以下是本文对生物材料未来趋势的预测:1. 个性化治疗:随着基因组学和生物信息学的快速发展,个性化治疗将成为医疗领域的重要趋势。
生物材料将成为定制化医疗器械和组织工程的重要基础,以满足不同个体的特定需求。
2. 新一代材料:未来的生物材料将更加纳米化、智能化和生物仿生。
纳米材料具有更大的比表面积和更好的生物相容性,可以用于提高药物传输效率和组织修复能力。
智能材料将能够感知和响应外部环境,并提供更好的治疗效果。
生物仿生材料将模仿自然界的结构和功能,例如蜘蛛丝的强度和柔韧性,以实现更优质的产品。
3. 生物打印技术:生物打印技术是3D打印技术在生物材料领域的应用。
通过生物打印技术,可以制造出复杂的生物结构,如人体器官和骨骼。
这项技术有望解决器官捐赠短缺和排异反应的问题,提供快速、定制化的器官修复和替代方案。
生物可降解聚合物的发展概况摘要:近年来随着石油资源的日益紧缺,导致塑料原料价格飞涨,尤其是随着可持续发展战略的深入人心,解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。
为了解决环境污染和能源危机,开发和研究生物可降解聚合物材料已经成为重要的途径。
通过检索相关中英文文献,我对生物可降解聚合物的发展概况有了一定的了解,下面我将就其产生、应用、发展等方面做简要介绍。
关键词:生物可降解聚合物应用前景Abstract: With the increasing short supply of oil resources in recent years, the price of the raw materials of plastic has gone up a lot, especially the people’s awareness of the sustainable development and the highlight of the problem that contradiction between materials and environment. In order to solve the problem of environment pollution and energy crisis, the research and development of biodegradable polymer materials has become an important way. Through search relevant documents in both Chinese and English, I have some learn of the development of biodegradable polymers.Keywords: biodegradable polymer use foreground一、生物可降解聚合物的简介通常所说的生物可降解高分子材料是指受到自然界中的生物,如细菌、真菌、藻类等,侵蚀后可以完全降解的高聚物。
目前,使高分子材料被微生物降解的途径主要有两种:一种是合成具有可以被微生物或酶降解的化学结构的大分子;另一种方法是培植专门用于降解通用塑料材料的微生物。
后者受到了舆论界严厉地抨击,认为这将会导致物种不受控制的增长。
因此,目前的研究方向主要还是以合成可降解材料为主。
材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。
众所周知,合成高分子多为憎水性的,一般不能生物降解,只有能保持一定湿度的材料才有可能生物降解。
含有亲水性基团的高分子可保持一定的湿度,宜生物降解,同时含有亲水和憎水基的聚合物生物降解性好。
一般分子量大的材料较分子量小的更难生物降解;脂肪族聚合物比相应的芳香族聚合物容易生物降解;支化和交联会降低材料的生物降解性。
另外,材料表面的特性对生物降解也有影响,粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。
二、生物可降解聚合物的应用在全球范国内, 生物可降解材料的发展和应用正呈方兴末艾之势。
在很多领域都得到了广泛的应用。
(一)在纺织行业的应用在纺织行业, 采用可降解纤维、走对环境无污染的绿色纺织之路,将是必然趋势。
纤维素纤维是地球上现存的最大量的有机物纤维, 主要有棉、麻、木材纤维等, 以植物的组织成分存在, 其中棉纤维是自然界中最纯净的纤维素。
纤维素是由- 1, 4 葡萄糖单元重复连结而成的直链状高分子, 大分子中的一个六环糖上有3 个烃基, 从而使其具有高的吸湿、吸水性。
分子间规则的氢链结合使其形成结晶。
但是天然纤维的品种不同, 其结晶形式也不同。
一般来说结晶度低的再生纤维素的微生物分解性比结晶度高的天然纤维素要好。
如棉粘纤维虽然薄, 但强度很大;醋酸纤维素纤维综合了纤维素酯与颜料的优点, 纤维素酯具有一个脱水葡萄糖单位的中等取代度, 而颜料起到光氧化催化的作用, 这些催化颜料加速了纤维素酯的分解, 使其具有生物可降解性;Lyocell 纤维生产过程无环境污染, 纤维具有很好的生物可降解性和良好的吸湿性、柔软性, 穿着十分舒适;。
将这种甲壳素衍生物溶解在三氯乙酸/ 三氯甲烷混合液中制成纺丝液, 经湿法纺丝、拉伸完成纤维全部制作。
(二)在组织工程中的应用在组织工程中,生物可降解高分子可用于几种生物可降解高分子支架材料和三维多孔可降解组织工程支架材料的制备。
组织工程学是利用工程学和生命科学的原理和方法研究生物有机体的组织器官或其功能替代物的新兴交叉学科。
材料科学的发展是组织工程的必要条件,也是组织工程学研究的一个重点内容,组织工程载体——生物可降解高分子材料作为组织工程的平台或三维支架,不仅提供细胞生长的框架,使之形成特定的组织或器官形状,而且生物可降解高分子材料还作为细胞外基质成份之一,起着细胞间信号传导和相互作用的媒介功能,是组织细胞生长所必需的生物活性剂。
理想的组织工程支架材料或细胞载体应具有以下条件:①良好的生物相容性;②适宜的生物降解性;③有效的表面活性;④一定的可塑性;⑤具有三维多孔结构。
如引导性组织再生材料,即用外科手术方法放置一物理屏障来分隔不同的组织, 其主要目的是建立一能使生物再生功能得到最大程度发挥的有利环境。
作为合适的生物降解型引导性组织再生材料, 应当具有良好的弹性和生物相容性, 而材料降解时间与组织再生时间平衡及降解产物不会引起体内的不良反应。
如神经导管、牙周诱导再生、压槽骨再生及其他组织再生材料可用引导性组织再生材料。
生物可降解聚合物还可以用于颌骨骨折的固定;探讨应用聚羟基丁酸/ 聚羟基戊酸共聚物, 聚乙醇胺/ 聚乳酸共聚物构建组织工程心脏瓣膜的可行性, 将体外培养的犬主动脉瓣间质细胞分别种植于两种材料上, 观察其生长情况并测定细胞合成前列环素的功能。
结果表明细胞在两种材料上均生长良好, 并有合成、分泌前列环素的功能。
两种材料均适用于组织工程心脏瓣膜支架材料此外,生物可降解聚合物在医学中还得到了其它应用和推广,如具有生物相容性并且能够生物降解的亲肤性聚氨酯黏胶适合于做伤口敷料, 其基本形态由多醇与二异氰酸酯配合而成的有双未端异氰酸基的预聚物。
当遇到渗出的体液、血液等后, 聚氨酯系胶黏剂通过以高反应性异氰酸基为中心的复杂交联反应, 能在短时间内变成柔软的黏接力较大的弹性体状生成物;利用甲壳素及其衍生物制造的人造皮肤具有良好的组织相容性、成膜性、柔软性和一定的抗菌消炎作用, 促进伤口愈合作用,聚氨酯等聚合物也可作伤口覆膜材料。
(三)在包装工程中的应用高分子材料在包装行业中的应用越来越多,但是大量废弃的包装材料给环境造成了巨大污染。
只靠消极的减少使用量是不能根本解决问题的,只有采用降解性高分子才是可行的。
目前,各种包装材料是聚乳酸最大、最有潜力的应用市场。
聚乳酸阻气阻水性、透明性及可印刷性良好,且其基本原料乳酸是人体固有的生理物质之一,对人体无毒无害,在食品包装市场上大有用武之地。
生物可降解聚合物在包装行业因其独特的优势而受到了不少商家的追捧,如可口可乐公司在盐湖城冬奥会上用了50 万只一次性杯子,全部是用聚乳酸塑料制成的,这些杯子只需40 天就可在露天环境下消失得无影无踪。
2 0 0 4年,美国CollegeFarm 牌糖果开始采用以生物降解聚乳酸树脂生产的包装薄膜,这种薄膜外观和性能与传统糖果包装膜(玻璃纸或双向拉伸聚丙烯膜) 相同,具有结晶透明性、极好的扭结保持性、可印刷性和强度,并且阻隔性较高,能更好地保留糖果的香味。
聚乳酸生物降解聚合物在美国零售市场的消费正在扩大:美国沃尔玛连锁超市经过一年的试用之后,于2005年12月开始推广使用聚乳酸包装材料;特拉华州Monte 新鲜产品公司于2004 年底开始在其WildOats 市场采用聚乳酸包装材料;俄亥俄州的AveryDennison 公司也采用聚乳酸薄膜作为自粘性标签底膜。
(四)在药学领域中的应用1、生物可降解聚合物纳米粒给药载体聚合物控制的药物释放就是利用天然或合成的生物可降解聚合物作为药物的载体或介质, 制成一定的剂型, 控制药物在人体内的释放度, 使药物按设计的剂量, 在要求的时间范围内以一定的速度在体内缓慢释放, 以达到治疗疾病的目的。
生物可降解聚合物控制药物释放较传统的载药体系具独特优势: 长效、高效、低毒、靶向。
根据聚合物载体材料对药物分子的作用以及药物释放体系的剂型设计可将聚合物控制的药物释放体系的控制机理分为①物理过程控制-扩散; ②化学过程控制-化学反应; ③体外调节控制-溶剂活化。
生物可降解聚合物纳米粒用作疫苗、生长激素、胰岛素、抗肿瘤药、避孕药等药物载体的研究正广泛而深入的进行, 并且许多药物正处在实验室及临床研究阶段。
通过对聚合物纳米粒进行表面修饰可以大大延长药物在体内循环时间, 合成具有亲水性及亲脂性的新型嵌段聚合物可以成功地实现药物控释、靶向。
根据降解速率、环境要求和药物性质对聚合物进行分子设计, 研究和开发高安全性、靶向化、智能化纳米粒制备技术和新型生物可降解材料是今后研究的方向。
2、新型的可降解注射药物传递系统新型的可降解注射药物传递系统具有的优越性吸引了人们的兴趣, 如应用方便、特殊部位局部给药、可延长药物体内释放时间、降低体内药物剂量, 降低药物毒性、减少不良反应、提高患者顺应性等。
以前研究的的传递系统有乳剂、脂质体、可生物降解微球以及胶囊等, 这些剂型已经被证明具有一定的应用性, 但仍然存在一些问题, 需要进一步提高与改进。
如乳剂在液体中易被破坏或不溶, 不能作为长效药物的选择。
脂质体包封的药物在血循环中保留的时间, 多数要比游离药物长, 但由于脂质体在体内易被巨细细胞或其他细胞吞噬, 因此不能长时间保持有效治疗药物浓度。
此外还有如药物稳定性、灭菌温度、较低的药物包封率等问题, 也限制了脂质体的应用。
3、基因治疗载体生物降解聚合物微球具有自身稳定性好、化学结构和粒度大小可人为控制的优越性, 并可通过化学手段控制基因的释放速度。
粒子表面用化学偶连或物理吸附等方法引入识别性分子, 使其具有识别靶细胞的能力,在细胞内聚合物逐步降解, 将DNA 直接释放到细胞浆内。
(五)目前综合性能最出色的环保材料 -- 聚乳酸自20 世纪60 年代以来,人们开始研究和开发生物可降解聚合物及其制品,以保护环境.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。
聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高、结晶度大、透明度极好,很适合做纤维、薄膜及模压制品等,加上它能够用于更新的资源合成,所以人们正把更多的注意力转移到其生物降解性能的研究.利用聚乳酸在人体内可降解的特性,它在医用绷带、一次性手术衣、防粘连膜、尿布、医疗制成固定装置等方面的应用,以及在农业、林业、渔业、园艺以至各种各类的日用品方面将具有日益广泛的应用前景。