可生物降解高分子材料的分类及应用
生物可降解高分子材料的制备和应用
生物可降解高分子材料的制备和应用生物可降解高分子材料是具有一定环保性和可持续性的材料，近年来备受人们关注。
生物可降解高分子材料具有良好的代谢性和可降解性，可以被自然环境所分解，同时也可以通过生物分解的方式，转化为有用的资源。
因此，生物可降解高分子材料的制备和应用具有重要意义。
一、生物可降解高分子材料的制备生物可降解高分子材料的制备有多种方法，其中主要有生物法和化学法两种常见方法。
生物法是利用微生物代谢特定物质生产出生物可降解高分子材料。
它是一种常见的制备方法，比较具有环保性和可持续性。
例如，聚羟基脂肪酸酯（PHA）就是一种利用微生物发酵合成的生物可降解高分子材料。
化学法是通过化学反应制备生物可降解高分子材料。
这种方法功耗较大，但可以制备出多种复杂结构的生物可降解高分子材料。
例如，PLA（聚乳酸）就是利用化学合成方法制备出来的生物可降解高分子材料。
二、生物可降解高分子材料的应用1. 包装材料生物可降解高分子材料在包装材料方面的应用具有广泛性。
其被广泛应用于食品和医药品的包装材料中，改善产品的质量和保持期限。
通过将生物可降解高分子材料与其他材料相结合，可生产出高透明、高强度的包装材料。
2. 农业材料除了包装材料应用之外，生物可降解高分子材料在农业上的使用也比较广泛，例如固体肥料、灌溉管、坚固的农膜等。
这些应用不仅增加了生物可降解高分子材料的使用领域，而且也更好地满足了环境保护的需要。
3. 医疗材料生物可降解高分子材料在医学上的应用也十分重要。
它常用于手术用具、封闭物、制药、缝合线等方面。
生物可降解高分子材料可以完全代替传统的材料，它具有良好的生物相容性和可降解性，可以避免材料在人体内的存留问题。
四、发展现状和前景目前，生物可降解高分子材料的发展前景非常广阔。
国际上已有不少专业的科研机构和企业已经开始了大规模的生产，然而，真正广泛应用生物可降解高分子材料还需要时间和大力推广。
展望未来，生物可降解高分子材料将具有更广阔的应用领域，新型、更环保的材料将会被大量开发和应用。
生物医用高分子材料及应用Polymericbio-materialsandits-
( 2 ) 低分子药物的高分子化。
低分子药物在体内新陈代谢速度快, 半 衰期短, 体内浓度降低快, 从而影响疗效, 故需 大剂量频繁进药, 而过高的药剂浓度又会加重 副作用, 此外, 低分子药物也缺乏进入人体部 位的选择性 。将低分子药物与高分子结合的 方法有吸附 、共聚 、嵌段和接枝等 。第一个 实现高分子化的药物是青霉素
总结
生物技术将是21 世纪最有前途的技术, 生物 医用高分子材料将在其中扮演重要角色, 其性能将 不断提高, 应用领域也将进一步拓宽 。今后的发展 趋势将主要体现在以下几个方面 : ( 1 ) 医用可生物降解高分子材料因其具有良好 的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材 料, 都将得到巨大的发展。
氨酯等。
◆ 人工心脏 材料多用聚醚氨酯和硅橡胶等。
◆ 人工肺 多用聚四氟乙烯、硅橡胶等材料
◆ 人工肾 材料除要求具备良好的血液相容性外, 还要求材
料具有足够的湿态强度、有适宜的超滤渗透性等, 可充当这一使命的材料有乙酸纤维素、铜氨再生纤 维素、尼龙、聚砜及聚醚砜等。
为提高人造器官的血液相容性, 现阶段的 研究重点是对现有生物材料的表面进行改性 和修饰, 其方法有 :
( 2 ) 复制具有人体各部天然组织的物理力学性 质和生物学性质的生物医用材料, 达到高分子 的生物功能化和生物智能化, 是医用高分子材 料发展的重要方向 。此外, 用生物技术合成高 分子的反应条件更温和 、产物的生物降解性 能更好, 因而具有诱人的前景。
( 3 ) 人工代用器官在材料本体及表面结构的有 序化 、复合化方面将取得长足进步, 以达到与 生物体相似的结构和功能, 其生物相容性将大 大提高。
5 眼科用高分子材料
可生物降解高分子材料的分类及应用
可生物降解高分子材料的分类及应用可生物降解高分子材料是指可以在生物体内或特定环境条件下被微生物降解而产生二氧化碳、水和生物质的高分子材料。
它是一种对环境友好的材料，具有良好的可持续发展性质。
随着人们对环境保护意识的增强，可生物降解高分子材料越来越受到人们的重视。
本文将主要介绍可生物降解高分子材料的分类及应用。
一、可生物降解高分子材料的分类根据可生物降解高分子材料的来源和结构，可将其分为天然可生物降解高分子材料和人造可生物降解高分子材料两大类。
1. 天然可生物降解高分子材料天然可生物降解高分子材料是指从天然生物资源中提取的高分子材料，主要包括淀粉、纤维素、蛋白质、壳聚糖等。
这些材料具有良好的降解性能，可广泛应用于食品包装、医疗器械、农业膜等领域。
2. 人造可生物降解高分子材料人造可生物降解高分子材料是指通过化学合成或生物发酵等方法制备的可生物降解高分子材料，主要包括聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯（PHB）等。
这些材料具有优良的物理性能和可生物降解性能，被广泛应用于塑料制品、医疗用品、包装材料等领域。
二、可生物降解高分子材料的应用可生物降解高分子材料具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 包装材料可生物降解高分子材料在包装材料领域具有重要的应用价值。
由于传统塑料包装材料难以降解，容易造成环境污染，因此可生物降解高分子材料成为替代传统塑料包装材料的重要选择。
目前，聚乳酸等可生物降解高分子材料已经在食品包装、日用品包装等领域得到广泛应用，受到消费者的青睐。
2. 医疗器械可生物降解高分子材料在医疗器械领域也有着重要的应用。
传统的医疗器械多采用塑料材料，难以降解，对环境造成严重污染。
而可生物降解高分子材料具有良好的可降解性能和生物相容性，可用于制备缝合线、骨修复材料、植入材料等医疗器械，受到医疗行业的青睐。
3. 农业膜农业膜是农业生产中常用的覆盖材料，传统农业膜多采用塑料材料制备，使用后难以处理，容易积聚在土壤中，造成土壤污染。
生物可降解材料及其在生物医学上的应用
伴随着医疗技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，多种类型的医用材料开始在人体组织中得到广泛应用，医用材料与人体组织之间的相容性、血液相容性和可降解性等问题越来越受到人们的重视。
以下围绕生物可降解材料在生物医学领域中的应用问题进行系统分析与探讨，首先就生物可降解材料的降解原理进行初步分析，然后根据工艺以及来源标准对生物医学领域中常见的生物可降解材料进行分类，并介绍部分典型材料在生物医学上应用情况。
一、生物可降解材料降解原理生物可降解材料通过与其接触的体液、有机大分子、酶、自由基、细胞等多种因素的生物学环境相互作用，经水解、酶解、氧化等一系列反应，逐渐降解成低分子量化合物或单体。
再经过吸收、消化以及代谢反应后，降解产物被排出体外或参加体内正常新陈代谢被人体吸收的方式完成降解过程。
如体液从组织进入生物材料内部或生物材料的某种组分溶解于体液中，材料就会因体积增加而发生膨胀，同时渗出自身物质，这一过程破坏了材料本身的氢键和范德华力均会使材料产生裂缝或空隙，最终材料在生物学环境下逐步发生化学降解。
在临床中，人们希望植入的生物可降解材料同样按照该流程，在生物组织治疗期内全部完成分化降解反应，以免因植入材料而导致机体产生炎症或应激性反应。
我们知道，皮肤组织治疗时间通常在3~10d内，内脏组织治疗时间通常在1~2个月之间，而大器官组织治疗时间则往往需要6个月甚至更长。
可降解生物材料植入人体内后，其降解性能及降解产物对生物学环境、材料反应及人体反应都造成了非常大的影响，降解速率慢或降解产物滞留时间长，易使人体组织产生炎症、血栓等不良反应。
有研究[6]显示：多数生物可降解材料的降解过程和进度与最佳预期效果是不相符合的。
因此，在生物可降解材料的研究和临床应用中，必须谨慎对待生物可降解材料的降解相关问题，尤其是降解速率和降解产物。
二、生物可降解材料基本分类与应用生物可降解材料用于人体，从材料本身和对人体效应2方面需满足严格条件: 易于加工，价格低廉，便于消毒灭菌，确定的降解时间，生物稳定性和力学性能满足植入部位的需要，良好的组织相容性、血液相容性和力学相容性，无热源反应、遗传毒性、致畸性和致癌性，无刺激性和致敏性。
可降解塑料是一类新型的带降解功能的高分子材料
Ⅲ可降解高分子塑料的发展与应用1、可降解塑料分类可降解塑料是一类新型的带降解功能的高分子材料，在使用过程中，它与同类的普通塑料具有相应的卫生性能和相近的应用性能，而在其完成使用功能后，这种材料能在自然环境条件下迅速地降解成为容易被环境消纳的碎片或碎末，且随时间的推移进一步降解成为最终氧化产物（CO2和水），最终回归自然。
基于塑料废物对环境的污染，以及环保呼声和人类需求，研究可降解高分子材料是当务之急。
在特定的时间内并且在一定的环境条件下，可降解塑料的化学结构会发生变化，根据促使其化学结构发生变化的原因来分类，可降解塑料可分为生物降解塑料和光降解塑料两大类（见图 1）。
图1 生物降解和光降解塑料分类具体包括以下几类：(1) 淀粉基生物降解塑料淀粉与其他生物降解聚合物相比，具有来源广泛、价格低廉、易生物降解的优点，因而在生物降解材料领域中具有重要的地位。
天然淀粉是可降解聚合物的一种常用填料，但是通过化学改性处理，淀粉本身也可以制成可降解塑料。
淀粉基生物降解塑料是泛指其组成中含有淀粉或其衍生物的生物降解塑料，它包括淀粉填充型降解塑料以淀粉基完全生物降解塑料目前淀粉填充塑料多用淀粉与 PE、PVC 、PP 和PS等高聚物共混，通过挤塑模压、注塑、发泡等方法制得。
由于这些疏水性的高聚物与亲水性的淀粉没有相互作用的功能基团，因此它们之间相溶性很差，加上淀粉难以铸造成型、产品机械性能差等特点，使得淀粉的用量受到限制。
因此淀粉必须经过表面疏水化改性后才能作为材料使用，但是填充型塑料还是不能完全生物降解（仅裂成碎片）。
由于淀粉分子含有大量羟基，分子间及分子内氢键作用很强，从而导致其分解温度低于熔融温度，热塑性差，较难通过传统塑料机械来进行热塑性成型加工。
因此要制得淀粉基完全生物降解材料，必须使天然淀粉具有较好的热塑性改变其分子内部结构，使淀粉分子变构且无序化，破坏分子内氢键，使结晶的双螺旋构象变成无规构象，使大分子成无序状线团结构，从而降低淀粉的玻璃化温度和熔融温度由不可塑性转变为可塑性，便于加工。
高分子材料的可降解性研究
高分子材料的可降解性研究近年来，随着环境保护意识的提高，可降解材料作为替代传统塑料的一种可行选择，受到了广泛的关注。
在许多领域，特别是在塑料制品的应用中，高分子材料的可降解性已经成为了一个热门研究方向。
本文将探讨高分子材料的可降解性研究的现状和未来发展。
1. 可降解高分子材料的分类和特点可降解高分子材料可以根据降解方式分为生物降解和物理降解两种类型。
生物降解材料是指在生物体内（如微生物、真菌等）通过酶的作用降解而转化为无毒物质，并最终被环境完全吸收。
这种材料的可降解性取决于其结构和化学键的稳定性。
例如，聚乳酸（PLA）是一种常用的生物降解高分子材料，它可以在微生物的存在下进行降解。
尽管生物降解材料具有可降解的优势，但其缺点是降解速度相对较慢，以及对温度和湿度等外界条件的依赖。
物理降解材料是指通过物理过程，如溶解、溶胀等，在特定环境条件下降解为小分子物质。
这类材料的降解速度较快，但也有一定的限制，例如需要特定的温度和溶解介质。
2. 可降解高分子材料的研究进展近年来，许多研究已经致力于提高可降解材料在塑料制品中的应用性能和降解性能。
首先，通过改变高分子材料的结构和化学组成，研究人员可以调控材料的降解性能。
例如，通过选择不同的单体、改变反应条件，可以合成具有不同降解速度和降解产物的可降解材料。
其次，将可降解材料与其他材料进行复合，可以提高材料的性能。
例如，将纳米粒子引入可降解材料中，可以增强其力学性能和降解性能。
另外，表面修饰和功能化也是可降解材料研究的重点。
通过表面修饰，可以调控材料与环境之间的相互作用，改变材料的降解行为。
同时，通过功能化，可以使材料具有特定的性能，如抗菌性、抗氧化性等。
3. 可降解高分子材料的应用前景和挑战可降解高分子材料在日常生活中的应用前景广阔。
例如，可降解塑料袋可以减少白色污染，可降解医疗器械可以降低处理成本，并减少对生物体的损害。
然而，可降解高分子材料的应用还面临着一些挑战。
生物降解高分子材料研究
〔 关键词」 生 降 ;A分 材 物 解 子 料;A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。
的聚醋， 相对分子量高达 106 ， 单体完全转化聚合。 因此， 开环聚合成为
内酷、 乙交酷、 丙交酷的均聚和共聚合成生物降解高分子材料的理想
聚合 方法。 前开 主 目 发的 要产品有 酸( PLA 、 内 a( PCL) ,聚 聚乳 ) 聚己 M 丁二醇丁二酸Pa(PBS) 等。 脂肪族聚酷外， 聚苯胺、 除了 多酚、 聚碳酸
2. 1 在包 餐饮业的 装、 应用 据有关部门预测， 我国食品包装如餐饮业、 超市、 蔬菜基地等， 工业 品包装业如家电、 仪器仪表、 医疗卫生等， 21 世纪塑料包装 在 高分子
材料需求量将达到 500 万吨， 按其中 30 %难以收集计算， 则废弃物将
达 150 万吨。 如果将这些不可降解塑料由 可降解高分子材料代替， 可 为生物降解高分子材料在包装领域开辟很大的市场。另外， 庞大的一
科技动态
[摘 要l
本 作 对 然 分 材 微 物 成 分 材 、学 成 分 材 及 混 高 子 料 类 文 者 天 高 子 料、生 合 高 子 料 化 合 高 子 料 掺 型 分 材 四
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 餐饮业、 装、 农业及医药 领域的 应用作了 要介绍。 简
初中一年级化学高分子化合物的分类和应用
初中一年级化学高分子化合物的分类和应用高分子化合物是由许多重复结构单元组成的巨大分子，具有较高的相对分子质量。
它们在日常生活中广泛存在，并且具有丰富的分类和应用。
一、分类根据高分子化合物的结构和性质特点，可以将其分为以下几类：1.线性高分子：线性高分子是由一系列单体通过共价键连接而成的聚合物，例如聚乙烯和聚丙烯。
它们的分子链呈直线状排列，具有较高的柔韧性和可塑性，广泛用于制作塑料袋、矿泉水瓶等日常用品。
2.支化高分子：支化高分子是在线性分子链中引入支链结构的聚合物。
由于支链的存在，支化高分子的分子链相对较短，使得分子间的相互作用减弱，从而提高了其溶解性和热稳定性。
举例来说，聚乙烯醇就是一种常见的支化高分子，广泛应用于纺织品、涂料和胶水等领域。
3.交联高分子：交联高分子是指分子链之间通过交联作用连接在一起的聚合物。
由于交联结构的存在，交联高分子具有较高的耐热、耐溶剂和耐腐蚀性能，例如丙烯酸交联剂。
交联高分子被广泛应用于制作橡胶制品、塑料管道和防水材料等领域。
4.共聚高分子：共聚高分子是由两种或多种不同单体通过共同反应聚合而成的聚合物。
不同单体之间的共聚反应可以赋予高分子材料独特的物理和化学性质。
例如，苯乙烯与丙烯腈的共聚产物丙烯腈-苯乙烯共聚物常用于制作合成纤维和弹性体。
二、应用高分子化合物有着广泛的应用领域，特别是在工业和日常生活中扮演着重要角色。
以下是一些常见的应用：1.塑料制品：高分子化合物的最常见应用之一是制造塑料制品。
不同类型的高分子材料可以通过调整其结构和组成，获得不同的物理和化学性质，以满足各种应用需求。
塑料制品广泛应用于包装、建筑、家居、电子等领域。
2.纺织品：高分子化合物的纤维形式，如聚酯纤维和尼龙纤维，被广泛用于纺织行业。
这些纤维具有优异的抗拉强度、柔软度和耐久性，可用于制作衣物、床上用品和工业织物等。
3.胶水和粘合剂：由于高分子化合物具有良好的附着性和耐久性，因此常被用作胶水和粘合剂的主要成分。
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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:B0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酵制得的一类高分子材料,主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖,产品特点是能完全生物降解。
其中聚酯类由英国ICI公司开发的商品名为Biopol最为典型,其成分是3-羟基丁酸酯(3HB)和3-羟基戊酸酯(3HV)的共聚物(PHB V),由丙酸和葡萄糖为低物发酵合成。
聚乳酸是世界上近年来开发研究最活跃的降解高分子材料之一,它在土壤掩埋3~6个月破碎,在微生物分解酶作用下,6~12个月变成乳酸,最终变成CO2和H2O。
美国Kogill公司于1994年投资800万美元建立年产量5000t的聚乳酸工厂,该工厂以玉米经乳酸菌发酵得到L-乳酸经聚合制得聚乳酸;Cargill-陶氏聚合物公司在美国内布拉斯加州建成的14万吨/年生物法聚乳酸装置,是迄今为止世界上最大的聚乳酸生产装置。
微生物合成高分子材料有良好的降解性和热塑性,易加工成型,但在耐热和机械强度方面还需改进,而且成本较高,现在只在医药、电子等附加值较高的行业得到广泛应用。
目前,各国科学家正在进行改用各种碳源以降低成本的研究。
1.3化学合成高分子材料[6]由于在自然界中酯基容易被微生物或酶分解,所以化学合成生物降解高分子材料大多是分子结构中含有酯基结构的脂肪族聚酯。
聚酯及其共聚物可由二元醇和二元酸(或二元酸衍生物)、羟基酸的逐步聚合来获得,也可由内酯环的开环聚合来制备。
缩聚反应因受反应程度和反应过程中产生的水或其他小分子的影响,很难得到高分子量的产物。
开环聚合只受催化剂活性和外界条件的影响,可得到高分子量的聚酯,相对分子量高达106,单体完全转化聚合。
因此,开环聚合成为内酯、乙交酯、丙交酯的均聚和共聚合成生物降解高分子材料的理想聚合方法。
目前开发的主要产品有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等。
除了脂肪族聚酯外,多酚、聚苯胺、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等也已相继开发成功。
合成高分子材料比天然高分子材料具有更多的优点,它可以从分子化学的角度来设计分子主链的结构,从而来控制高分子材料的物理性能,而且可以充分利用来自自然界中提取或合成的各种小分子单体。
不过在如何精确的通过设计分子结构控制其性能方面还有待进一步的研究。
1.4掺混型高分子材料[7]掺混型高分子材料主要是指将两种或两种以上的高分子物共混或共聚,其中至少有一种组分是可生物降解的,该组分多采用淀粉、纤维素、壳聚糖等天然高分子。
以淀粉为例,它可分为淀粉填充型、淀粉接枝共聚型和淀粉基质型生物降解高分子材料三类。
淀粉与聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯混合属淀粉填充型,淀粉接枝丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯苯乙烯等属淀粉接枝型,但是这两类高分子材料大部分不能完全彻底降解,属于不完全生物降解高分子材料,所以其前景不是很好。
淀粉基质型生物降解高分子材料是以淀粉为主体,加入适量可降解添加剂来制备。
如美国Warner-Lambert 公司的/Novon0的主要原料为玉米淀粉,添加可生物降解的聚乙烯醇,该产品具有良好的成型性,可完全生物降解。
这是一类很有发展前途的产品,是90年代国外淀粉掺混型降解高分子材料的主攻方向。
2生物降解高分子材料的应用生物降解高分子材料具有无毒、可生物降解及良好的生物相容性等优点,所以其应用领域非常广,市场潜力非常大,下面就其在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作一简要介绍。
2.1在包装、餐饮业的应用[8,9]据有关部门预测,我国食品包装如餐饮业、超市、蔬菜基地等,工业品包装业如家电、仪器仪表、医疗卫生等,在21世纪塑料包装高分子材料需求量将达到500万吨,按其中30%难以收集计算,则废弃物将达150万吨。
如果将这些不可降解塑料由可降解高分子材料代替,可为生物降解高分子材料在包装领域开辟很大的市场。
另外,庞大的一次性餐饮具的市场需求也给生物降解高分子材料带来巨大的市场空间,如在2000年我国餐盒的使用量约150亿只,方便面碗也在150亿只以上,还有一次性杯、碗、盘、碟等,特别是国家经贸委下达禁止生产、销售、使用一次性发泡塑料餐具后,降解高分子材料的市场空间显得优为广阔。
在欧洲,一些国家正在推广一种自动0除权0的生物降解高分子材料,主要用于对存放周期有严格要求的商品,如药品、食品等。
使用这种包装的商品,一旦过了使用限期,包装物就会自己分解和散架,使此类商品自动丧失在市场流通的0权利0。
研究人员还在这类降解高分子材料中加入某些染料,当0除权0日期临近时,包装物的颜色会出现异常变化,以提醒消费者。
这为生物降解高分子材料的应用开辟了新的途径。
现目前用于包装、餐饮行业的生物降解高分子材料有甲壳素/壳聚糖及其衍生物、聚(3-羟基丁酸酯) (PHB)及其共聚物(聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(P HB V)等,开发的产品主要有包装袋、食品袋、快餐餐具、饮料杯等。
2.2在农业中的应用[8,9]生物降解高分子材料的第二大应用领域就是在农业上。
可生物降解高分子材料可在适当的条件下经有146四川工业学院学报2003年机降解过程成为混合肥料,或与有机废物混合堆肥,特别是用甲壳素/壳聚糖制备的生物降解高分子材料或含有甲壳素/壳聚糖的生物降解高分子材料,其降解产物不但有利于植物生长,还可改良土壤环境。
我国是农业大国,每年农用薄膜、地膜、农副产品保鲜膜、育秧钵及化肥包装袋等的用量很大。
农作物地膜覆盖面积在2000年就超过1亿亩,地膜需求量50万吨,并以每年20-30%速度增长;化肥包装袋在2000年为23万吨,估计到2005年会增至36万吨;如此大的用量造成了大量的不可降解的废弃物,既污染了环境又浪费了高分子材料。
如果用可生物降解高分子材料代替,农用地膜可在田里自动降解,变成动、植物可吸收的营养物质,这样不但减轻环境的污染,有益于植物的生长,还可达到循环利用的目的。
在农业领域目前已开发的产品主要有地膜、育苗钵、肥料袋、堆肥袋等。
2.3 在医药领域中的应用[10]生物降解高分子材料在医药领域上的一重要应用是药物控制释放。
在药物控制释放体系中,药物载体一般是由高分子材料来充当的,它们可分别用在不同的控制释放体系中,如凝胶控制释放、微球和微胶囊控制释放、体内埋置控制释放、靶向控制释放等等。
由于这些聚合物具有被人体吸收代谢的功能,与不可降解的药物载体聚合物相比,具有缓释速率对药物性质的依赖性小、更适应不稳定药物的释放要求及释放速率更为稳定等优点。
正因如此,可生物降解高分子材料作为药物缓释载体的研究吸引了世界各国的科研工作者,成为研究的热点。
目前作为药物控制释放载体被广泛研究的生物降解高分子有聚乳酸、乳酸-己内酯共聚物、乙交酯-丙交酯共聚物等脂肪族聚酯以及天然高分子材料甲壳素/壳聚糖及其衍生物。
生物降解高分子材料在医药领域上的另一重要应用是作为骨内固定装置。