化学合成生物降解高分子材料的研究现状
浅谈生物可降解高分子材料的研究与发展
浅谈生物可降解高分子材料的研究与发展生物可降解高分子材料是一种以天然物质为原料制备而成的材料，其在使用过程中能被微生物、水、光、空气等自然环境中存在的条件降解，最终转化为二氧化碳、水和生物质等环境友好的物质。
这种材料具有良好的生物相容性和降解性能，在环保和可持续发展领域具有广泛的应用前景。
生物可降解高分子材料的研究与发展已经取得了显著的进展。
一些传统的塑料制品，如聚乙烯、聚丙烯等，由于长时间的存储和使用，造成了严重的环境污染。
而生物可降解高分子材料的出现，为解决这个问题提供了一种可行的途径。
生物可降解高分子材料在医疗领域具有广泛的应用前景。
传统的医疗材料，如钛合金、不锈钢等，由于其异物反应性大、生物相容性差等问题，限制了其在皮肤移植、血管修复等方面的应用。
而生物可降解高分子材料可以根据人体的生理需求进行设计和制备，具有优良的生物相容性和可降解性，在医疗器械、组织工程等方面具有广阔的应用前景。
生物可降解高分子材料在环保领域也具有重要意义。
传统的塑料制品在使用过程中会产生大量的废弃物，占据了土地资源并给环境造成了严重的污染。
而生物可降解高分子材料的降解过程是一个无毒、无害的过程，可以有效减少对环境的危害，并能循环利用资源。
生物可降解高分子材料在包装材料、农膜、塑料制品等方面有着广泛的应用前景。
生物可降解高分子材料的研究与发展仍面临一些挑战。
可降解速度和降解产物的安全性仍然是一个亟待解决的问题。
虽然生物可降解高分子材料能够降解为环境友好的物质，但降解过程可能过慢或不完全，导致无法实现预期的降解效果。
制备生物可降解高分子材料的工艺和方法还需要进一步优化，以提高制备效率和材料性能。
生物可降解高分子材料在环保和可持续发展领域具有广泛的应用前景。
通过不断加强研究和发展，优化材料性能和工艺方法，生物可降解高分子材料将为解决环境污染和推动可持续发展做出更大的贡献。
高分子材料的生物降解性能研究
高分子材料的生物降解性能研究高分子材料是现代工业和生活中常见的材料之一，广泛应用于制造塑料、橡胶、纤维等产品。
然而，由于高分子材料大多数都是由石油等非可再生资源制成，且难以降解，所以加速高分子材料的生物降解性能研究变得尤为重要。
本文将探讨高分子材料的生物降解性能的研究进展。
一、什么是高分子材料高分子材料是指分子量超过10000的高聚物，它们通常是由重复的单体分子组成。
常见的高分子材料有聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等。
高分子材料具有优良的物理化学性能，如强度高、耐磨、耐腐蚀等。
因此，高分子材料在包装、建筑、电子、医疗等领域得到了广泛应用。
二、高分子材料的生物降解性能高分子材料的生物降解性能是指高分子材料被微生物、植物或动物等生物体分解成可被环境消化的物质的速度和程度。
高分子材料的生物降解性能取决于以下因素：1. 高分子材料的结构和成分。
高分子材料的结构和成分决定了它的降解性。
一些高分子材料的结构和成分比较简单，降解性较好，例如淀粉酯等。
而其他高分子材料的结构和成分较复杂，例如塑料、合成纤维等，降解性较差。
2. 环境因素的影响。
环境因素也影响高分子材料的生物降解性能。
例如，温度、湿度、光照等因素都会对高分子材料的降解速度和程度产生影响。
3. 生物种类的不同。
不同种类的微生物对高分子材料的生物降解性也有影响。
有些微生物可以将高分子材料降解成较小的分子，然后再将其降解为二氧化碳和水，例如某些细菌和真菌。
而某些微生物只能将高分子材料降解成较小的分子，例如堆肥微生物。
三、高分子材料的生物降解性能研究现状高分子材料的生物降解性能研究已经进行了多年，研究成果显示，一些高分子材料的降解速度和程度可以得到改善。
以下是一些最新的研究成果：1. 改变高分子材料的结构和成分。
研究人员通过改变高分子材料的结构和成分，使得其生物降解性能得到改善。
例如，利用淀粉等天然物质制作的生物降解塑料已经获得了商业应用。
2. 引入生物降解功能单体。
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。
高分子材料的研究进展
高分子材料的研究进展高分子材料是当今材料科学领域中的热门研究方向。
作为一种具有多种优良性质的材料，它的应用领域十分广泛，例如建筑、医学、电子、机械等领域。
在过去的几十年中，众多科学家和工程师们对高分子材料进行了大量的研究工作，在技术创新和应用推广等方面取得了丰硕成果。
目前，高分子材料的研究重点主要集中在以下几个方面：一、生物可降解高分子材料人们对社会和环境的关注程度日益提高，对于高分子材料的可持续性和环保性提出了更高的要求。
因此，生物可降解高分子材料已成为材料领域的研究热点。
生物可降解高分子材料能够在一定时间内被自然环境分解，不会对环境造成污染，具有很大的优势。
目前，生物可降解高分子材料的研究主要集中在增加降解速率和提高材料性能方面。
许多研究人员通过改变材料的化学结构来促进降解，同时保证其物理性能和机械性能。
二、智能高分子材料与传统的高分子材料相比，智能高分子材料具有更高的适应性和反应性。
智能高分子材料与外界环境发生交互作用后，可以调整自身的结构和性质，实现预期的物理或化学变化。
智能高分子材料可根据外界的温度、湿度、光线等条件进行响应性反应，因此被广泛应用于传感器、记忆材料、微机器人等领域。
同时，智能高分子材料也有着很好的潜力，未来的应用前景很广阔。
三、高性能高分子材料高性能高分子材料具有优异的力学、热学和电学性能，并且具有极强的耐化学腐蚀性和稳定的化学性质。
在工业和航空航天等领域中，高性能高分子材料的应用十分广泛。
高性能高分子材料的研究需要追求更高的材料性能和机械性能，如强度、硬度、耐磨性、耐热性等，同时还需要考虑材料的稳定性和重复性。
总的来说，高分子材料的研究尚有很大发展空间。
从实现高分子生物可降解化到开发新颖高性能高分子材料，这个领域的研究人员仍然在为寻找更好的材料和性质而进行努力。
随着科学技术的发展和人们对材料性能的不断追求，相信高分子材料必将在未来的科技发展中起到更大的作用。
生物降解高分子材料的研究进展
内外 的天 然 、 学合成 、 生物 降解 及掺 混 型等 四种 可生物 降解 的高分 子材 料 的最 新发展 状 况 ， 化 微 并根 据 各 自的优
点， 对其 未来 的发展 方 向进 行展 望。
关 键 词 高 分 子 材 料 分 类 生 物 降 解 发 展 方 向
降解 材料 是 指 在材 料 中加 入某 些 能促 进 降解 的添加 剂
工 程 技术
ＧＯ ＮＧＣＨＥＮＧＪＳＨＵ Ｉ
生物降解高分子材料的研究进展
段 广 琦 （ 疆 生产 建设 兵 团农 十 师设 计 院 新
摘 要
新疆阿勒泰北屯
８６０ 】 ３ ００
本 文根 据 国 内外 多位研 究者 的成果 ， 高分 子材料 的分类 、 性及概 念进行 简要 地叙 述 ， 就 特 并结合 实例 详 细论述 了国
（） ２ 聚膦腈。 聚膦腈是一类结构独特的高分子。 主链是 以 Ｎ Ｐ 、
单双键 交替 为骨架 ， 机侧 链基 团与磷 原子 相 连 。聚膦腈 具 有 有 良好 的生物 相 容性 。 以水 解 敏感 的有 机 基 团 （ 氨基 酸 酯 如
需 要 的生物 降解 高分 子材料 。
二 、 生 物 合 成 生 物 降解 高 分 子 材 料 微
的主要类 型， 类 聚合物 主链 的各个 结 构单 元通 过易水 解 的 这
制成 的材 料 ，合 成本 身 具有 降 解性 能 的材料 以及 由生物 材 料 制成 的材料 或采用 可再 生源 制成 的材料 。生 物降解材 料 ，
亦称 “ 色 生 态 材料 ” 指 的是 在 土壤 微 生 物 和酶 的作 用 下 绿 ，
１淀粉 。淀粉 广 泛分 布 于 自然界 ， ． 是高 等植 物 常见 的组 成 部分 。 是碳水 化合 物贮 藏 的主要 形式 ， 也 具有 资源丰 富 、 可 再 生 、生 物 降解性 好及 无污染 等特 点 。Ｓ Ｄ ｓｉ ． ｅａ 分别将淀 粉
生物材料的研究现状与发展
生物材料的研究现状与发展一、简述生物材料作为当今科研领域中极具潜力的新型材料，已经成为解决人类健康、环境危机和资源短缺等重大问题的重要途径之一。
随着生物技术、纳米技术和新材料研究技术的迅速发展，生物材料的研究现状迎来了空前的繁荣。
在生物材料的种类方面，涵盖了天然高分子材料、合成高分子材料和生物降解材料等多种类型。
天然高分子材料因其良好的生物相容性和生物活性而受到广泛关注，例如透明质酸、胶原蛋白等。
天然高分子材料在力学性能、耐热性和加工性能等方面存在一定的局限性。
研究者们积极开发具有高性能和高稳定性特点的合成高分子材料。
这些材料不仅能够模拟天然聚合物的生物活性，同时还能提高材料的力学性能、耐磨性和耐化学性。
聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)和聚羟基丁酸(PHO)等合成高分子材料在生物医药领域得到了广泛应用。
传统的生物材料在发展和应用过程中仍然面临着众多挑战。
许多生物材料在人体内可能会产生不良反应，如免疫反应、过敏反应等，限制了其临床应用。
环境污染和可持续发展问题也日益凸显，亟需开发更加环保和可再生的生物材料。
针对不同疾病的治疗需求，科学家们还需要深入研究生物材料的表面改性、可控释放和作用机制等问题。
1. 生物材料的重要性与广泛应用生物材料作为人体器官移植的替代品，对于那些病患无法进行器官移植的患者来说具有巨大的实用价值。
生物材料可以作为心脏起搏器、人工关节等医疗器械的优良材料；还可以用于组织工程，如人工皮肤、骨骼、软骨及血管等。
在药物控制释放领域，生物材料也具有广泛的应用前景。
生物材料可以作为药物载体，实现缓释、靶向递送等功能，从而提高药物的疗效和降低副作用。
随着人们生活水平的提高及老龄化问题的加剧，对功能性生物材料的需求也日益增加。
市场上已有多种骨钉、牙科植入物及人工皮肤等产品，这些产品通过利用生物材料满足了患者的需求，并提高了生活质量。
生物材料的重要性和广泛应用体现在生命科学、医学以及人们日常生活等多个领域，为人类健康和生活质量的提升做出了巨大贡献。
生物可降解材料的研究现状
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。
高分子材料在环保领域的应用和研究现状
高分子材料在环保领域的应用和研究现状随着环保意识的不断增强，人们对于环境保护的要求也越来越高。
而高分子材料作为一种重要的应用材料，其在环保领域的应用也得到了越来越多的关注和研究。
本文将探讨高分子材料在环保领域的应用和研究现状。
一、高分子材料在环保领域的应用1. 生态包装材料传统的塑料包装常常会对环境造成污染，而高分子材料的广泛应用则推动了生态包装的发展。
高分子材料的生态包装有许多优点，如材料抗氧化、抗气体渗透、光波、微生物侵袭、保持含水量稳定等，被广泛应用于食品包装、酒类包装、化妆品包装等领域。
2. 废弃塑料的回收利用高分子材料的发展也为废弃塑料的回收利用提供了更多的选择。
废弃塑料按照种类和用途的不同，可以进行分类回收，进行物理、化学和生物分解利用，不仅有效地减少了废弃物的数量和占地面积，同时也为环保事业做出了积极的贡献。
3. 污染治理材料高分子材料在污染治理中的应用也逐渐增多。
高分子材料具有水解稳定，易于吸附等特点，被广泛应用于水污染治理、空气污染治理等领域。
此外，高分子材料还可以通过紫外线、臭氧等方式对有机物进行降解，引发了高分子材料在环境治理中的新研究方向。
二、高分子材料在环保领域的研究现状1. 新型生物降解高分子材料的研发生物降解材料已经成为环保领域的热点，而高分子材料作为实现生物降解的基础也受到了广泛关注。
目前，研究人员正在开发一系列可降解、高性能的新型生物高分子材料，旨在更好地符合人们对环境友好、可持续发展的要求。
2. 高分子材料与环境的相互作用研究高分子材料与环境的相互作用研究是高分子材料在环保领域一个新的研究方向。
尽管高分子材料在环保领域的应用非常广泛，但是其长期存在于环境中的性质和影响并不清楚。
研究人员通过对高分子材料与环境的相互作用进行研究，能够更好地了解高分子材料在环境中的行为和影响，为高分子材料的环保应用提供更好的支持。
三、总结高分子材料在环保领域的应用和研究已经成为当前科技领域的重要研究方向。
生物可降解材料PBAT_的生产现状及其研究进展
第53卷第3期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 3 2024年3月 Liaoning Chemical Industry March，2024基金项目： 2023年八师中青年科技创新领军人才项目（项目编号：2023RC06）。
收稿日期： 2023-05-06生物可降解材料PBAT 的生产现状及其研究进展王祖芳，黄东，王明亮（新疆天业（集团)有限公司，新疆 石河子 832000）摘 要：阐述了目前生物可降解材料PBAT 的合成工艺技术特点、技术来源、产业化现状及改性研究进展，指出了生物可降解材料PBAT 生产技术的未来发展方向。
关 键 词：工艺技术；生产现状；共聚改性；共混改性中图分类号：TQ201 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）03-0416-07塑料自发明以来，由于其在强度、性能与功能以及使用方便等方面的优势，在包装、农业、 建筑、机械及社会各个方面被大量使用，人类已经离不开它。
但由于对废弃传统塑料制品的不规范处理、缺少合理回收使用技术、以及长时间的堆积，形成了日益严重的“白色污染”问题，它严重影响了人类的生活环境、粮食安全和可持续发展。
国家和各省市相继出台了相关法律法规，将限制和淘汰使用不可降解塑料制品提上了具体日程，以解决废旧塑料带来的“白色污染”、“海洋微塑料污染”等全球性环境问题，与此同时，政府已采取一系列措施，鼓励开发、生产和推广生物降解材料。
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(以下简称“PBAT”)是一类长链脂肪族-芳香族共聚酯聚合物材料，由脂肪族的己二酸(AA)、短芳香族对苯二甲酸(PTA)和1，4-丁二醇(BDO)经酯化缩聚而成。
主要融合了脂肪族制品的“柔韧性”和芳香族产品的“刚性”，有较好的断裂伸长率和延展性，以及良好的抗冲击能力和热稳定性[1-4]。
由于酯键存在于分子中，有生物的可降解性，易于被大自然中动植物体内的各种细菌或酶所分解，形成了二氧化碳和水分，因此，应用前景广阔。
生物可降解高分子材料的研究现状及发展前景-范本模板
生物可降解高分子材料的研究现状及发展前景张鹏高材1102摘要：本文论述了生物可降解高分子材料的研究现状，并对生物降解高分子材料的降解机理、影响因素及其在医学、农业和其他领域的应用前景进行了探讨。
关键词：生物可降解高分子材料、降解机理、影响因素、应用前景、研究现状1.前言随着大量高分子材料在各个领域的使用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。
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，废塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害.目前,处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性,给环境带来严重的负荷,因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物，再进入自然的循环过程，这种方法简洁有效，而且对环境的保护有积极的作用。
同时,随着高新技术的发展,生物降解高分子材料也满足了医学和农业及其他方面的需求，成为近年来研究的热点。
2．高分子生物降解机理理想的生物降解高分子材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元素循环的一个组成部分的高分子材料。
跟据高分子的性质和所处的环境条件，高分子生物降解有两种不同的机理。
第一种是生物或非生物水解而后发生生物同化吸收,称为水解-生物降解。
这是杂链高分子如纤维素、淀粉及脂肪族聚酯生物降解的主要过程。
通常过氧化反应对这类高分子降解发挥辅助作用，光氧化反应可加速水解-生物降解。
水解-生物降解高分子适用于生物医用材料、化妆品及个人卫生用品的处理而不适用于农用薄膜或包装薄膜的降解。
第二种机理是过氧化反应而后伴随小分子产物的生物同化吸收，称为氧化—生物降解，这种机理尤其适用于碳链高分子。
非生物过氧化反应及随后的生物降解反应可通过所用的合适抗氧剂得到严格控制.3。
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第38卷第2期2010年2月化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 138No 12・1・综述与专论基金项目:国家自然科学基金(50673056),温州科技计划项目(H20080045)作者简介:田小艳,女,硕士研究生,研究方向:可生物降解材料。
联系人:张敏(1958-),女,博士,教授,博士生导师,主要从事环境友好型高分子材料的合成、应用及基础理论的研究。
化学合成生物降解高分子材料的研究现状田小艳1 张 敏13 张 恺1 高传东1 邱建辉2(1.陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,西安710021;2.日本秋田县立大学,秋田015-0055)摘 要 综述了国内外近年来通过化学方法合成的各种可生物降解高分子材料,对其合成方法、降解原理、研究现状及研究热点进行了简单的概述,旨在为可生物降解材料的发展作铺垫。
关键词 生物降解,聚酯,聚酰胺酯,聚醚酯,聚氨酯The present status of research on biodegradable polymerssynthesized by chemical methodsTian Xiaoyan 1 Zhang Min 1 Zhang Kai 1 Gao Chuandong 1 Qiu Jianhui 2(11Key laboratory of Auxiliary Chemistry &Technology for Chemical Indust ry ,Ministry of Education ,Shaanxi University of Science &Technology ,Xi ’an 710021;21Akita Prefect ure U niversity ,Akita 015-0055)Abstract Biodegradable polymers synthesized by chemical methods in resent years at home and abroad were re 2viewed ,including synthesis methods ,biodegradation rules ,present research status and focused problems ,in order to make summary and basis for the development of biodegradable polymers.K ey w ords biodegradation ,polyester ,poly (ester amide ),poly (ether ester ),polyurethane 生物降解塑料作为高科技生物产品和环保产品已成为各国研究及发展的热点。
根据合成方法的不同,生物降解塑料可分为天然高分子、生物合成和人工合成三大类。
天然高分子材料具有生物相容性好、降解产物可被人体完全吸收等优点,但其力学与可加工性能不好,降解时间不能精确控制与计算,质量稳定性较差;微生物合成的聚酯具有良好的降解性能,但其物理性能较差;而通过化学方法可以对合成的目标产物进行人为的分子设计,并在分子链上引入不同种类和数量的基团,从而得到的聚合物具有预测的物理化学性质,达到降解速率可控,以满足生产生活的需求。
因而,目前国内外研究通过化学法合成的生物降解材料种类较多。
本文根据聚合物分子主链上官能团的不同将其进行了分类总结,将化学合成的生物降解高分子材料分为以下三类:1 聚酯类聚合物聚酯是目前生物降解性聚合物研究中的主要类型,这类聚合物的主链各个结构单元通过易水解的酯键连接而成,主链柔顺,因而易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解、代谢,最终形成二氧化碳和水。
目前已工业化的主要代表品种有聚乳酸(PL A )、聚己内酯(PCL )、聚琥珀酸丁二酯(PBS )和聚乙醇酸(P GA )等。
聚酯的化学合成法主要包括缩合聚合法及开环聚合法。
缩合聚合法是指具有不同官能团如羟基、羧基的单体之间,通过脱水酯化得到聚酯的过程。
该法所得聚酯的分子量较低。
开环聚合是指交酯或环内酯类单体通过开环聚合的过程,所得的聚酯分子量可达几十万。
脂肪族聚酯存在着熔点低、力学性能差以及疏水性高的缺点,因此对其改性研究比较活跃。
在化学合成的生物降解聚酯中,脂肪族聚酯聚丁二酸丁二醇酯(PBS )由于具有较高的熔点和优良的物性而研究较多。
而且可以通过采取与其他羧酸、二醇或羟基酸组分共聚对PBS 进行改性。
由于PBS 的降解速率较慢、脆性强,因此关于PBS 的改性研究的热点主要是通过向丁二酸、丁二醇中添加第三种组分,期望得到加工性能、力学性能、降解性能更佳的共聚酯。
本研究室研究了乳酸(L A )、己内酯(CL )、二乙醇酸(D GA )及1,42环己烷二甲醇(CHDM )对PBS 的共聚改性,所得聚合物分子量较高,均具有较好的热性质和机械性能[123]。
表1比较了各种共聚物的性能。
化工新型材料第38卷表1 PBS及其共聚酯的性能聚合物投料摩尔比反应时间/h Mn×10-4Mw/Mn Tm/℃Tg/℃Td(-2%)/℃PBS100∶038.63 1.97114-35.7348P(BS2co2CL)96∶448.80 2.0112-33312P(BS2co2LA)95∶52 6.99 2.0110-30313P(BS2co2D GA)95∶5 1.38.01 2.19111-34.6318P(BS2co2CHDM)95∶5 1.710.46 2.08107-30.53132 分子链上具有酯基和其它杂原子官能团的聚合物 将不同官能团(如酰胺基、醚键、氨基甲酸酯基等)引入到聚酯的主链上,通过控制官能团的种类与数量,达到了改善聚酯的性能(如力学性能、亲水性等)与降解速度的目的。
这类聚合物一般都是通过酯键的水解达到降解效果。
211 脂肪族聚酰胺酯脂肪族聚酰胺酯是一种新型的可生物降解高分子材料,分子链中的酯键赋予了聚合物良好的降解性能,同时酰胺键的存在又提高了聚酯的力学性能,并使加工性能得到改善。
大量研究结果表明,聚酰胺酯中含有酰胺2酰胺和酯基2酰胺两种氢键,聚合物的降解主要发生在酯键上,酯键的断裂可导致酯基2酰胺氢键的分解,并且含酯链段越高,降解越快[426]。
可生物降解酰胺聚酯共聚物因其具有优良的物理力学性能,加工性能,因而在生物医学材料和环境友好材料领域有着广泛的应用前景。
通过研究得到降解性与物理性能俱佳的生物降解聚合物是聚酰胺酯研究的热点。
212 聚醚酯向疏水性的聚酯主链中引入亲水性醚键,可以达到改善聚酯的亲水性的效果,研究较多的是将聚乙二醇(PEG)引入到聚酯主链上。
这一过程通常是通过大分子反应实现的。
PEG的反应活性在于两个端羟基,可以利用这两个端基与生物降解型聚酯的端羟基通过偶联反应引入PEG[7]。
另外还可以将PEG的双端羟基制成引发剂,用于引发L A或CL的聚合。
本研究室直接将PEG(Mn=1000)作为大分子单体与丁二酸、丁二醇共聚,得到的嵌段共聚物数均分子量在5万左右,相对较低,其相对PBS屈服强度下降,但断裂伸长率显著增加[8]。
总而言之,由于PEG所具有的便宜易得等优点,近年来,这方面的工作可谓方兴未艾。
但作为生物材料,目前还没有关于PEG生物相容性和无毒性的完整研究结果。
这都是研究者应该予以进一步考虑的。
213 聚氨酯将刚性链段氨基甲酸酯引入到聚酯链段中,得到软段为聚酯的聚氨酯,通过调节软段的比例控制聚氨酯的降解速率,从而达到作为医用材料在体内使用可控降解的目的。
现在已经商品化的聚氨酯材料大多采用芳香族二异氰酸酯作为其硬段结构,其降解产物含有4,42甲撑二苯胺(MDA)。
经毒理实验证实,MDA是一种强烈致癌、可诱导基因突变的物质[9]。
近年来,出现了用一些脂肪族二异氰酸酯和饱和的环族二异氰酸酯代替芳香族二异氰酸酯,由于不含苯环结构,不会产生致癌物质MDA[10],可广泛使用。
3 其它类型的聚合物还有一些生物降解材料是将不稳定的官能团(如碳酸酯基、氨基酸酯基、酸酐基等)引入到其分子主链或侧链上,通过不稳定基团的分解以达到降解的目的。
311 脂肪族聚碳酸酯脂肪族聚碳酸酯(PC)具有生物降解性和生物相容性,降解后生成二氧化碳和中性二元醇(或酚)。
聚碳酸酯一般通过环状碳酸酯单体的开环聚合得到。
通常用于开环聚合物的单体有五元环碳酸酯,六元环碳酸酯,七元环碳酸酯及七元以上大环碳酸酯。
聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)是最常见同时也是最为广泛的生物降解脂肪族PC。
它是通过环状的三亚甲基碳酸酯(TMC)开环聚合得到。
侧链含有功能化基团的生物降解脂肪族PC是近年来生物降解脂肪族PC研究的重点和热点之一,它可以方便的引入抗体、多肽类药物等生物活性物质,而且可根据需要对聚合物进行改性[11212]。
312 聚膦腈聚膦腈是一类结构独特的高分子,主链是以N、P单双键交替为骨架,有机侧链基团与磷原子相连。
聚膦腈具有良好的生物相容性,以水解敏感的有机基团,如:氨基酸酯基、咪唑基等作为取代基,可以得到能够生物降解的聚合物,其降解产物通常为无毒的磷酸盐、氨和相应的侧基。
可以通过侧链的设计得到不同降解速率的材料[13215],已合成的大多数生物降解聚膦腈有望在生物医学上得到应用。
可生物降解聚膦腈的合成一般采用先通过热开环聚合得到聚二氯膦腈(PDCP),然后再用易水解的侧基取代PDCP上的氯原子,反应过程见图1。
然而,由于聚膦腈的研究成本较高,在很大程度上局限了该降解材料的发展,而且聚膦腈的降解速度一般较慢,难以满足各种活性药物释放动力学的要求,一般采用与可生物降解的聚酯或聚酸酐共混的方法克服聚膦腈存在的缺陷[16217]。
图1 聚膦腈的合成反应方程式313 聚氨基酸聚氨基酸是含酰胺键的聚合物,它们富含侧功能基,且降解产物是对人体无害的氨基酸,用它做生物材料,具有明显的优越性。
聚谷氨酸的合成是先用氨基酸与过量三光气反应生成N2羧酸酐(NCA),然后进行再阴离子开环聚合。
由于聚氨基酸主链上重复酰胺键结构形成的氢键,导致溶解性和加工性较差,近十多年来,对其进行共聚改性的研究十分活・2・第2期田小艳等:化学合成生物降解高分子材料的研究现状跃。
例如,将其与聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙烯(PPO)共聚[18219]等314 聚酸酐聚酸酐是单体通过酸酐键相连的聚合物,酸酐键具有水不稳定性,能水解成羧酸。
酸酐键对水的敏感性使得主链上化学组成可在相当大的范围内变化(在分子主链上引入新的官能团如阿司匹林活性成分水杨酸、酰胺键、酯键等)[20223],而不失其降解性。