高分子材料的稳定与降解
高分子材料的稳定与降解
课程号：300011030 课程名称：高分子材料的稳定与降解
总学时：48 学分：3
先修课程：高分子化学面向对象：本科生
考核方式：考试任课教师：谭鸿、孙树东
课程简介：本课程主要讲授各类高分子材料在实际应用过程中降解的机理、规律及检测手段等基本知识、基本概念和重要研究方法等，并涉及高分子材料及制品的稳定与降解在航天、工业、农业、环境及医药等众多领域中的应用。本课程涵盖了高分子材料在加工、贮存和使用过程中涉及稳定与降解的多个方面的问题。包括高分子材料在不同环境和条件下的降解机理、主要高分子材料类型的降解特性、高分子材料的加工稳定性、高分子材料的回收与再生利用、高分子材料的阻燃稳定化、高分子材料的生物降解和稳定化、医用高分子材料在降解和稳定方面的基本要求、稳定和可降解高分子材料的设计原则等。
推荐教材或主要参考书：《聚合物降解与稳定化》，钟世云、许乾慰、王公善编著，化学工业出版社，2002年12月
备注：理论课
Course Code: 300011030 Course Name: Stabilization and Degradation of Polymer Materials Total Hours : 48 Credit: 3
Textbook name:Stabilization and Degradation of Polymer Materials, Zhong Shiyun, Xu Weiqian, and Wang Gongshan ed., Chemical Industry Press, Dec. 2002.
Course Description：The course focuses on the basic knowledge, basic concepts and important research methods on the mechanism, rules and detection means of degradation of polymer materials in application, including the application of stabilization and degradation of polymer materials in aeronautics, industry, agriculture, environment and medical science. It covers the degradation and stabilization of polymer materials involved in processing, storage, and application, including: the degradation mechanism of polymers under various conditions, the characteristic of degradation of main polymers, the stability of polymer during processing, the recycle and reutilization of polymers, the flame retardation of polymers, biodegradation and stabilization of polymers, the basic requirement on degradation and stabilization of polymers for medical use, and the design philosophy for stable and degradable polymer materials.
(完整版)可降解高分子材料
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
可降解高分子材料的现状
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
中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析报告
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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。
可生物降解高分子材料的分类及应用
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
降解高分子材料
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
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
高分子
可生物降解高分子材料的研究与应用一、引言 高分子材料，早在1932年高分子学科出现，1935年合成尼龙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世纪更是高分子材料高速发展和充分利用的一个世纪，但是大多数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子材料已成为城市垃圾的重要来源，白色污染已严重影响人类生存环境，如消耗大量的天然资源、造成环境污染等。高分子材料使用废弃后回收再利用难度大、成本高，如何处理，已经成为一个全球性的问题。以往的处理办法一是焚烧，产生大量有害气体，造成二次污染；二是填埋，占用大量的土地资源，造成土壤劣化。因此研究和开发可生物降解高分子材料的意义是十分重大的。 二、可生物降解高分子材料的定义与作用机理 可降解高分子材料指在高分子材料中加入某些能促进降解的添加剂而制成的材料、合成本身具有降解性能的材料以及由生物制成的材料或采用可再生原料制成的材料。在一定环境条件(如温度、PH值和氧气)下，并在细菌、真菌、霉菌和藻类等自然界的微生物作用下，能发生化学、生物或物理作用而降解或分解。理想的可生物降解高分子材料是一种具有优良使用性能，废弃后可被环境微生物完全分解为CO2和H2O，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。 可生物降解材料的降解机理就是材料被真菌、霉菌和细菌等作用消化吸收的过程。一般认为生物降解并非单一机理，是复杂的生物物理、生物化学作用，同时伴有其它物理化学作用，如水解、氧化等，这些作用相互促进，具有协同效应。生物降解主要分为三个阶段：(1)高分子材料表面被微生物粘附，粘附表面的方式会受到高分子材料表面张力、表面结构、多孔性、温度和湿度等因素的影响；(2)微生物在高分子表面分泌的酶的作用下，通过水解和氧化等反应将高分子断裂成相对分子量较小的小分子化合物；(3)微生物吸收或者消耗小分子化合物，经过代谢最终形成C2O、H2O。降解过程除以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀高分子后，细胞增大致使高分子材料发生机械性破坏。 三、可生物降解高分子材料原料 1天然生物降解高分子材料 (一) 淀粉 淀粉广泛分布于自然界，是高等植物常见的组分，也是碳水化合物贮藏的主要形式，它是一种价廉易得的农副产品，具有资源丰富、可再生、生物降解性好及无污染等特点。 柴雅凌等指出，把皂化过的聚乙烯醇和玉米淀粉以一定比例混合配成纺丝液，在120℃空气中拉伸，能够制得可生物降解纤维。陈大俊等进行了以淀粉为多元醇合成可生物降解聚氨酯（PUR）弹性体的研究，得到具有良好生物降解性的PUR 弹性体.S.Desai等分别将淀粉和三羟基丙烷(TMP)作为交联剂与聚丙二醇混合，
降解高分子材料
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、
生物降解高分子材料研究
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
新功能材料在环境保护中的重要性——以生物降解高分子材料为例
18随着经济社会的不断发展，科学技术的不断进步， 新功能材料的不断研发以及其在环境保护中的作用引起了人们的广泛关注。应用新功能材料已经成为当前统筹经济与环境的友好发展的创新途径之一。该类材料的广泛应用对于促进当前经济结构的调整与完善有着重要的作用。 1 生物降解高分子材料及其原理 1）什么是高分子？高分子就是分子量在几万与百万之间的分子。例如，人体本身就是个庞大的“高分子”集合体，大到人体的毛发、皮肤、骨骼以及各个器官，小到酶、多肽以及核酸等都是高分子，日常生活中的被子、拖鞋、书包以及杯子等都有着“高分子”的身影。由此不难看出，“高分子”一直围绕在人们的身边，与人们的生活息息相关。 2）高分子材料。生物降解高分子材料是指通过细菌、霉菌、藻类等微生物自身以及酶等分解作用继而降解，从而实现对环境无污染的一类高分子材料[1]。微生物有水存在的情况下对环境中的高分子材料的结构进行分解并致使其断裂，并不断地分解成单个分子量较小的分子，从而最终变成水和二氧化碳，实现清洁降解的目的。 3）高分子材料生物降解原理。高分子材料的可降解性主要基于以下3种途径：第一，机械破坏作用，通过微生物的繁殖促使聚合物分解继而电离，破坏聚合物，使其变成分子量较小的低聚物；第二，生物化学分解，通过微生物分解作用将低聚物进一步分解成水和二氧化碳等物质；第三，酶的分解作用，微生物在生长过程中会产生大量的酶，这些酶能够快速地将高分子材料迅速水解。 此外，天然降解的高分子材料来源于生物体内的物质，诸如纤维素以及淀粉等，这些高分子材料的降解周期相对来说较短，通常会在微生物的分解作用下产生多糖、氨基酸以及多肽等物质，而且这些物质容易被机体吸收，有利于微生物的生长和繁殖。但是这种材料在力学上表现较差，如不易抗压等。因此需要加以改良后才可以应用于日常的生产中。而人工合成的生物降解材料具备材料组成、结构以及降解过程等易于控制的优点。比如调节人工合成的生物材料的降解速度和组织的强度大小。因此，比较容易构造一个空隙较大的三维支架结构。但是，这种人工合成的材料亲和力比较弱，常常需要加入一些活跃性的基团、生长因素以及其他黏附性的因素来提高其自身的亲和力[2]。 2 生物降解高分子材料对于环境保护的重要性 随着经济社会的发展，人们消费水平的提高，生活中的污染越来越多，也逐渐影响了人们的日常生活。大量的食品包装盒、塑料袋以及薄膜等给环境带来了巨大的危害，一方面，这些白色污染难以分解，严重地破坏了环境卫生。另一方面，大量的焚烧这些垃圾造成了空气污染，有毒的颗粒会对人体的健康构成危害。而生物可降解分子材料的应用可以有效地解决当前白色污染对环境所带来的威胁。这些在生活中方方面面的应用，对于环境的保护有至关重要的作用，其主要表现在如下几个方面。 1）在餐饮业的应用，减少了塑料饭盒等的污染。在餐饮业中，各种高分子材料随处可见，例如可降解的杯子、饭盒等。而如果我们一直在使用这些不可降解产品的话，诸如一些塑料饭盒、杯子以及餐饮业中常见的塑料袋打包袋等。一方面这些产品中的化学物质受热易分解，对人体有害，例如塑料袋中的聚乙烯受热分解会产生大量的致癌物质。另一方面，这些包装材料的不易分解必定会给大自然、社会、政府带来极大的灾难，而生物降解材料在餐饮业中的应用，有效地避免了上述问题的发生，减少了环境污染的压力。 2）在农用生产中的应用，替代了传统的塑料薄。我国是农业大国，每年对于塑料薄膜的需求是十分巨大的，而且成本低廉也使普通的农户使用得更多，普通农用薄膜难回收，在自然环境中十分容易破坏现有的生态环境，其难降解性也是令人诟病的一方面，它还会对土壤产生有害物质，使土壤肥力下降，阻碍植物对于营养物质的吸收与利用，导致产量减少，其实这样是不划算的，为了贪图小便宜，既损坏了利益，又破坏了环境。然而大多数人不知道的是，如果利用可降解的高分子生物材料替换农户们为了便宜而选择的塑料薄膜，可大大地增加土壤的肥力，因为这些可降解的生物材料可以在 新功能材料在环境保护中的重要性 ——以生物降解高分子材料为例 张博宁 吉林市第一中学，吉林吉林 132012 摘 要 随着经济的发展，人们生活水准的提高，环境污染成为人们不得不面对的问题。应用新功能材料成为环 境保护的重要途径之一。本文介绍了生物降解高分子材料及其原理。同时以生物降解高分子材料为例阐述了生物降 解高分子材料对于环境保护的重要性，旨在进一步地推动新功能材料在环境保护中的应用。 关键词 新功能材料；环境保护；原理；重要性 中图分类号 TB324 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）16-0018-01 作者简介：张博宁，吉林市第一中学。 （下转第39页） SCIENTIST
高分子材料的稳定与降解
高分子材料的稳定与降解 课程号：300011030 课程名称：高分子材料的稳定与降解 总学时：48 学分：3 先修课程：高分子化学面向对象：本科生 考核方式：考试任课教师：谭鸿、孙树东 课程简介：本课程主要讲授各类高分子材料在实际应用过程中降解的机理、规律及检测手段等基本知识、基本概念和重要研究方法等，并涉及高分子材料及制品的稳定与降解在航天、工业、农业、环境及医药等众多领域中的应用。本课程涵盖了高分子材料在加工、贮存和使用过程中涉及稳定与降解的多个方面的问题。包括高分子材料在不同环境和条件下的降解机理、主要高分子材料类型的降解特性、高分子材料的加工稳定性、高分子材料的回收与再生利用、高分子材料的阻燃稳定化、高分子材料的生物降解和稳定化、医用高分子材料在降解和稳定方面的基本要求、稳定和可降解高分子材料的设计原则等。 推荐教材或主要参考书：《聚合物降解与稳定化》，钟世云、许乾慰、王公善编著，化学工业出版社，2002年12月 备注：理论课 Course Code: 300011030 Course Name: Stabilization and Degradation of Polymer Materials Total Hours : 48 Credit: 3 Textbook name:Stabilization and Degradation of Polymer Materials, Zhong Shiyun, Xu Weiqian, and Wang Gongshan ed., Chemical Industry Press, Dec. 2002. Course Description：The course focuses on the basic knowledge, basic concepts and important research methods on the mechanism, rules and detection means of degradation of polymer materials in application, including the application of stabilization and degradation of polymer materials in aeronautics, industry, agriculture, environment and medical science. It covers the degradation and stabilization of polymer materials involved in processing, storage, and application, including: the degradation mechanism of polymers under various conditions, the characteristic of degradation of main polymers, the stability of polymer during processing, the recycle and reutilization of polymers, the flame retardation of polymers, biodegradation and stabilization of polymers, the basic requirement on degradation and stabilization of polymers for medical use, and the design philosophy for stable and degradable polymer materials.
可降解高分子材料
可降解高分子材料 使用可降解高分子材料是减少传统塑料污染的有效途径之一。目前，世界各国都在大力开展可降解塑料的研发工作，其应用前景非常广阔。 目前，在日常生活中，可降解塑料可用于制作食品包装袋、包装箱、饮料瓶、日化包装瓶、一次性圆珠笔、垃圾袋、旅行用品、休闲用品等。例如，用聚乙烯醇类原料可生产饮料瓶、色拉油瓶、罐装瓶、有机溶剂瓶等。可降解塑料在工农业生产中可用于制造农用薄膜、建筑薄膜、纸张薄膜（或代纸用品）、农药化肥包装袋、林业木材的包装材料等。 现在光降解塑料在美国主要用于制备光降解农用塑料、光降解垃圾袋、塑料包装袋、一次性购物袋以及光降解提拉环等；在西欧，光降解塑料主要用于生产光降解垃圾袋、一次性购物袋、光降解农用薄膜以及光降解型工业包装材料等。 生物降解塑料在美国主要用于生产分解垃圾袋、购物袋以及一些生物降解农用薄膜等；在西欧，可降解塑料主要用于生物降解洗发液瓶、生物降解垃圾袋以及一些一次性商品购物包装袋等。但就目前技术水平而言，过分夸张宣传，认为采用这些可降解材料就可以解决"白色污染"显然是不恰当的，因为这些产品的应用性能并不理想，还存在很多问题。 存在问题首先，生物降解高分子材料的价格高，不易推广应用。如我国在铁路上推广的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒价格高50%~80%。 其次，使用性能尚不尽如人意。目前国内外公布的各种品牌淀粉塑料，力学性能一般。和同类应用的现行塑料相比，其使用性能主要缺点之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好，湿强度差，一遇水则力学性能大降，而耐水性恰恰是现行塑料在使用过程中表现的优点。如光-生物降解聚丙烯快餐盒与现用聚苯乙烯泡沫快餐盒相比，实用性较差，质软，装热食品易变形，且资源耗费大，以每个餐盒计算，质量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒大1~2倍。聚乙烯醇-淀粉型生物降解塑料作为包装用的一次性缓冲材料，与普通聚乙烯醇缓冲材料相比，其表观密度稍高，高温、高湿情况下易收缩、遇水易溶解，为水溶性材料。 第三，降解高分子材料的降解控制问题有待于解决。如医学上应用要求降解比较快，而作为包装材料要求有一定的使用期；准确的时控性和用后完全、快速降解离实用要求还有相当大的差距，特别是填充型
绿色可降解高分子材料
浅谈绿色生物可降解高分子材料 【摘要】介绍了生物可降解材料的降解机理,并概述了生物可降解高分子材料的种类、应用领域和发展状况。主要阐述了聚乳酸的基本性质和应用，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】可生物降解材料；降解机理；种类；聚乳酸；绿色新型 生物可降解高分子材料是一种环保高分子材料。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。其主要有2 方面的用途:（1）可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。当前,世界高分子材料产量已超过1. 2 亿t ,使用后产生的不可自然分解的大量废弃物变成污染源,它们不仅大煞风景,而且造成地下水及土壤污染,妨碍动植物生长,危及人类健康和生存。目前的传统处理方法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. 这类材料可在生物体内分解,参与人体的新陈代谢,并最终排出体外。 一、生物降解机理 生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应, 以及其他有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。高分子水合作用是由依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂引发的水合作用, 其后高分子主链可能因化学或酶催化水解而破裂, 高分子材料的强度降低。对交联高分子材料强度的降低，可由高分子主链、交联剂、外悬基团的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致质量损失和相对分子质量降低, 最后相对分子质量足够低的分子链小段被酶进一步代谢为水、二氧化碳等物质。生物降解并非单一机理, 而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用、相互促进的物理化学过程。
可降解高分子材料
可降解高分子材料
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
2021年生物可降解高分子材料的应用
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