可生物降解高分子材料的分类及应用_王周玉
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随着环保意识的提高，生物降解高分子材料的应用越来越广泛。
生物降解高分子材料是指由生物物质以及化学合成物分子构成的材料，通过生物分解、水解、微生物的代谢等方式最终转化为自然界中的水、二氧化碳和有机物等形式。
根据来源、降解方式的不同，生物降解高分子材料可以分为多种类型，下面将分别进行介绍。
1. 生物来源降解高分子材料生物来源降解高分子材料是指从天然植物、微生物或动物中提取、在化学反应中合成的具有生物降解性能的高分子材料。
这种高分子材料具有良好的生物相容性，能够与人体或其他生物环境兼容，并且在自然界中容易被降解，不会对环境造成污染。
常见的生物来源降解高分子材料包括纤维素、淀粉、蛋白质等。
应用：可制成一次性生物降解口罩、生物降解餐具、生物降解包装等。
2. 环境友好型聚合物环境友好型聚合物是指可以在自然界中容易被降解的高分子材料。
它们是通过聚合反应制备的合成材料，通过简单的物理和化学反应可以分解成小分子，微生物也可以分解这些分子。
3. 水溶性聚合物水溶性聚合物是指可溶于水的高分子材料。
它们通常是由含有水溶性基团的聚合物合成的。
由于这些高分子材料可以在水中溶解，所以它们可以轻易地通过水处理系统进行处理，不会造成环境存在的问题。
应用：可制成水溶性包装、水溶性垃圾袋、水溶性农用膜等。
微生物来源高分子材料是指通过微生物代谢过程制备的高分子材料。
这些高分子材料尤其适合于用于环保和生物医学应用的材料。
总之，生物降解高分子材料具有天然的可降解性和环保性，可以有效降低固体废弃物对环境的污染。
因此，其在生物医学、环保、包装等领域的应用前景广阔。
可生物降解高分子材料的研究进展及应用
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。 由于普通淀粉的大量羟 基基团可以吸附水，从而引起淀粉聚合物的过早降解。 如果采用酯基团或者是醚基团取代了这些羟基基团则 会使这种聚合物的防水侵蚀能力大大提高。通过特殊的
作者简介： 曾方， 男， 硕士研究生， 毕业于华南理工大 １９８０ 年出生， 学， 现在深圳市奥贝尔科技有限公司从事可生物降解高分子材料 的应用研发工作， 已发表专业论文数篇。
环境和资源相互协调的、 既能满足当代人的需求而又 不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展 的道路。 塑料制品已经被广泛应用于人们生产和生活的 各个领域， 塑料以其 质 轻 、 防水、 耐腐蚀、 强度大等优 良的性能受到人们的青睐。然而， 塑料产品其原料主 要来源于石化资源， 而石化资源的形成过程需经历千 百万年， 因此可视为不可再生资源。据资料报道， 世界 可开采和探明储量的石化资源， 如按现在消费水平计 算只能再提供 #$%"$$ 年。而且， 废弃塑料类材料因其 难以收集回收而被视为 “ 白色污染” ， 原因是塑料回 归自然最终融入微生物循环的过程 （ 即生物降解）十 分漫长， 需要数百年甚至上千年， 大量废弃的塑料制
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。
（ ＰＨＡｓ ） １．３ 聚羟基烷酸酯 聚羟基烷酸酯（ *G,5） 是 一 种 脂 肪 族 聚 酯 ， 于
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。
生物可降解高分子材料的研究进展及其应用
China Science & Technology Overview/工艺设冊造及翻離_生物可降解高分子材料的研究进展及其应用闫笑菡(青岛西海岸新区胶南第一高级中学，山东青岛266400)摘要：生物可降解高分子材料是一类新型高分子材料，它可以在自然条件下被缓慢降解，且降解产物不会对环境造成污染。
生物可降解高分子材料在工业、农业、医疗领域有着十分广泛的应用。
材料科学家应用多种化学方法（如共混、复合材料成型等)，对生 物可降解高分子材料进行改性，提升这些材料的性能，扩大其应用范围。
本文详细介绍了几种常见生物可降解高分子材料的研究进展,并展望这类材料的应用前景，以期为相关人员提供参考。
关键词：生物降解；高分子材料；研究进展；应用中图分类号：TQ32 文献标识码：A文章编号：1671-2064(2020)23-0077-020. 引言近年来，环境问题逐渐成为世界上多个国家共同关注 的问题。
日趋严重的白色污染对人们的生活造成了诸多负 面影响。
如何切实治理白色污染，是每一位环境工作者必 须面对的问题。
普通塑料在自然环境下降解速度极慢，残 留在土壤和水体中的塑料严重地破坏了生态环境，影响了 生态系统的稳定性。
环境领域的多数权威专家认为，寻找 塑料的替代物是迫在眉睫的。
生物可降解高分子材料可以在自然条件下很快降解，其在医药、农业、环保、新型材料、食品包装等领域有着 广泛的应用。
根据来源，可以将生物可降解高分子材料分 为天然高分子材料和合成高分子材料两种。
来自于自然的 生物可降解高分子材料主要来自植物和微生物，这两类生 物能够高效地将小分子聚合为复杂的长链。
合成高分子材 料的原料通常是石油的分馏产物。
虽然合成生物可降解高 分子材料的原料与普通塑料的原料是相似的，但是前者的 分子连接方式更接近于生物体内分子的连接方式，因此，在适宜的自然条件下，前者能够很快地被降解为对环境无 毒无害的小分子。
从应用的角度看，合成高分子材料的性 能更好，它的发展空间比天然高分子材料更大。
生物可降解高分子材料的应用研究
生物可降解高分子材料的应用研究一、综述随着环境问题的日益严重，生物可降解高分子材料的研究与应用受到了广泛关注。
生物可降解高分子材料是一类能够在自然环境中被生物分解为水、二氧化碳和生物质的高分子材料。
本文将对生物可降解高分子材料在各个领域的应用进行综述，包括环境保护、生物医学和包装材料等。
在环境保护方面，生物可降解高分子材料可以有效减少塑料垃圾的产生，降低其对环境的污染。
这类材料在废水处理和土壤改良中也发挥了一定的作用。
研究者们通过改变聚合物的结构、组成和功能基团等方法来优化生物可降解高分子材料的性能，以提高其在环境中的降解速率和效率。
在生物医学领域，生物可降解高分子材料具有良好的生物相容性和生物活性，可用于药物载体、组织工程和生物支架等方面。
聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)等生物相容性较好的聚合物已被广泛应用于药物传递和细胞培养中。
一些具有生物活性的高分子材料还可用于生物传感和生物成像等领域。
在包装材料方面，生物可降解高分子材料具有可降解性、可重复使用的优点，可以替代传统的塑料包装材料。
PLA和淀粉基聚合物等生物可降解高分子材料可用于食品包装、购物袋和快递包装等领域。
这些材料的使用不仅有利于减少塑料垃圾的产生，还有利于提高消费者的环保意识。
生物可降解高分子材料作为一种具有广阔应用前景的新型材料，对于解决当前的环境问题具有重要意义。
通过不断改进合成方法和改性手段，有望实现生物可降解高分子材料在更多领域的广泛应用。
1. 生物可降解高分子材料的重要性随着现代社会对环境保护意识的不断增强，生物可降解高分子材料在保护环境方面的作用逐渐引起了广泛关注。
与传统的高分子材料相比，生物可降解高分子材料因其具有可降解性而具有重要意义。
从资源利用的角度来看，生物可降解高分子材料具有可再生性。
它们来源于可再生的生物资源，如植物淀粉等，不仅来源广泛，而且生长周期短，可持续供应。
传统的高分子材料如石油化工产品等是不可再生的，其资源有限，使用过程中产生的废弃物难以处理，对环境的压力较大。
可生物降解高分子材料的研究及应用
可生物降解高分子材料的研究及应用摘要：随着环境与能源等矛盾问题的日益突出，研究和开发可生物降解材料是解决环境污染问题的极为有效地途径，引起许多科研工作者的关注。
作为 2 0世纪8 0年代后发展起来的新型材料，可生物降解的天然高分子材料是目前极具开发潜力的材料之一, 在多个领域都有应用。
Abstract : With the conflicts between the environment and energy becoming increasingly prominent,the effective ways to solve environmental pollution problems are to research and development biodegradable materials, and it has attracted many researchers attention. As the new material biodegradable natural polymers have profound potential for development at present.关键词：高分子材料生物降解机理种类应用进入世纪以来，随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类创造了前所未有的物质财富，加速推进了文明发展的进程。
与此同时，人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态破坏等成为全球性的重大问题，严重地阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高，继而威胁着全人类的未来生存和发展。
在这种严峻形势下，人类不得不重新审视自己的社会经济行为和走过的历程，认识到通过高消耗追求经济数量增长和“先污染后治理”的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，而必须努力寻求一条经济、社会、环境和资源相互协调的、既能满足当代人的需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展的道路。
随着城市化和工业化的不断发展，高分子材料已经成为与钢铁、水泥和木材等并重的四大支柱材料之一，虽然许多新材料的生产改善了人类的物质生活，但是与此同时也带来了大量的污染废弃物，加速了环境的恶化。
生物可降解高分子材料应用研究进展
生物可降解高分子材料应用研究进展摘要：随着社会的不断进步和经济的快速发展，高分子材料的应用领域越来越广泛，但是高分子材料的自然降解性能非常差，严重地限制了它们的实际应用。
在这种背景下，生物可降解高分子材料应运而生。
本文介绍了生物可降解高分子材料的常见种类，概述了生物可降解高分子材料在医疗和包装等领域的应用。
关键词：生物可降解；医疗；包装引言环境问题逐渐成为世界上多个国家共同关注的问题。
日趋严重的白色污染对人们的生活造成了诸多负面影响。
如何切实治理白色污染，是每一位环境工作者必须面对的问题。
普通塑料在自然环境下降解速度极慢，残留在土壤和水体中的塑料严重地破坏了生态环境，影响了生态系统的稳定性。
环境领域的多数权威专家认为，寻找塑料的替代物迫在眉睫。
生物可降解高分子材料可以在自然条件下很快降解，其在医药、农业、环保、新型材料、食品包装等领域有着广泛的应用。
根据来源，可生物降解高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料。
来自于自然的生物可降解高分子材料主要来自植物和微生物，这两类生物能够高效地将小分子聚合为复杂的长链。
合成高分子材料的原料通常是石油的分馏产物。
虽然合成生物可降解高分子材料的原料与普通塑料的原料是相似的，但是前者的分子连接方式更接近于生物体内分子的连接方式，因此，在适宜的自然条件下，前者能够很快地被降解为对环境无毒无害的小分子。
从应用的角度看，合成高分子材料的性能更好，它的发展空间比天然高分子材料更大。
1常见的生物可降解高分子材料及特性1.1纤维素衍生物纤维素衍生物是纤维素聚合物中羟基与化学试剂发生酯化或醚化反应的产物。
根据反应产物的结构特征，纤维素衍生物可分为3类:纤维素醚、纤维素酯和纤维素醚酯。
商业应用的纤维素酯是硝酸纤维素、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素和纤维素黄原酸酯。
醚包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素。
纤维素衍生物在外科领域之中的应用具有再生纤维素有2种:氧化再生纤维素和羧甲基纤维素。
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一类具有生物降解性能的高分子材料，它们能够在自然环境中通过微生物的作用或物理化学变化而分解降解，对环境影响较小。
下面将介绍可生物降解高分子材料的分类及应用。
一、分类：1. 天然高分子材料：包括纤维素、淀粉、蛋白质和天然胶等，这些材料具有良好的生物降解性能，并且可以再生、可持续利用。
2. 生物可降解聚合物：包括可降解聚酯、可降解聚乳酸、可降解聚酰胺等，这些材料是通过合成聚合物的方法制备而成，具有良好的生物降解性能，并可用于替代传统塑料制品。
3. 生物塑料：这是一类以可再生材料为原料制备的可降解高分子材料，如玉米淀粉、蔗糖等。
它们可以在一定条件下通过微生物的作用降解分解，对环境影响较小。
二、应用：1. 包装材料：可生物降解高分子材料可以广泛应用于包装领域，用于制备食品包装袋、包装盒等。
这些材料具有较好的可降解性能，降低了对环境的污染。
2. 农业与园艺：可生物降解高分子材料可以制备农膜和园艺覆盖膜，用于农业和园艺领域。
这些材料具有良好的降解性能，可避免农膜残留对土壤和植物造成的污染。
3. 医疗器械与生物医学材料：可生物降解高分子材料在医疗器械和生物医学材料领域具有广泛的应用。
例如可降解聚酸乳酸制备的缝合线、骨修复材料等，这些材料可以在体内发挥作用一定时间后降解，无需二次手术取出。
4. 纺织品：将可生物降解高分子材料应用于纺织品中，可以制备出具有良好降解性能的纺织品，如环保袋、生物降解纤维等。
这些纺织品可以在使用结束后通过自然环境的作用得到降解分解。
5. 环境修复：可生物降解高分子材料还可以应用于环境修复领域，例如用于污水处理、油污修复等。
这些材料具有良好的吸附性能和降解性能，可以对环境中的污染物起到清除和降解的作用。
可生物降解高分子材料具有良好的降解性能，对环境影响较小。
在包装、农业、医疗、纺织品和环境修复等领域具有广泛的应用前景。
随着环保意识的不断提高，可生物降解高分子材料将成为一种重要的替代材料，并推动可持续发展的进程。
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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,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[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(PL A)、聚己内酯(PCL)、聚丁二醇丁二酸酯(PB S)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“Novon”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”除权”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”权利”。
研究人员还在这类降解高分子材料中加入某些染料,当”除权”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)(PHB 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。