生物降解高分子材料
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。
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。
高分子材料生物降解
高分子材料生物降解
高分子材料生物降解：
1、什么是高分子材料生物降解
高分子材料生物降解是指将主要由高分子材料（如塑料）制成的产品在某种复杂的生物活性条件下，利用微生物等活性物质的代谢作用，使物质发生变化，被完全降解的过程。
这样的材料可以被环境中的微生物、虫子或昆虫完全分解。
2、高分子材料生物降解的优点
（1）耐受性好：高分子材料生物降解具有优良的耐受性，不会污染环境，不会对人体和动物造成危害，从而维护环境的清洁。
（2）是可持续发展的：高分子材料生物降解具有可持续发展的性能，可以减少废弃物的分解，减少废弃物对环境和自然资源的污染。
（3）安全、经济、高效：由于高分子材料的生物降解不需要使用化学物质，它的费用较低，过程很简单，而且效率高，是一种比用传统的化学处理污染物更优的技术。
3、应用前景
高分子材料的生物降解正在获得越来越多的应用。
首先，它可用于应对污染环境的个别事件，如在某一特定地方堆放大量垃圾等；其次，它也可以应用于一些涉及大量损坏环境的行业，如养殖业、渔业、冶
金业等。
此外，随着环保意识的加强，比如在日常的垃圾处理当中，高分子材料也可以被大量使用，例如在塑料制品，包装等当中。
4、发展前景
随着环保意识的加强，高分子材料生物降解正变得越来越重要。
未来几年，这一领域将会持续受到重视，并可以看到更多更完善的技术。
此外，我们还可以期望，人们将逐渐转向使用更环保友好的材料，从而维护家园的整体清洁和美丽。
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。
生物可降解高分子ppt
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高分子降解性概念
ASTM（American Society for Testing and Materials）定义：
生物降解高分子材料是指通过自然界 微生物（细菌、真菌等）作用而发生降解 的高分子。
一般来说，生物降解高分子指的是在 生物或生物化学作用过程中或生物环境中 可以发生降解的高分子。
高分子比高熔点高分子易于生物降解。
▪
酯键、肽键易于生物降解，而酰胺键由于分子间的
氢键难以生物分解。
▪
亲水高分子比疏水高分子易于生物降解。聚合物的
亲水性和疏水性链段对生物降解性的影响也很大，研究
发现同时含有亲水性和疏水性的链段的聚合物比只有一
种链段结构聚合物更容易生物分解。
▪
环状化合物难降解。
▪
表面粗糙的材料易降解。
降解过程
▪ 生物化学作用 1） 高分子材料的表面被微生物黏附，微生物黏 附表面的方式受高分子材料表面张力表面结构多孔 性温度和湿度等环境的影响。 2） 高分子在微生物分泌的酶作用下，通过水解 和氧化的反应将高分子断裂成为低相对分子质量的 碎片。 3） 微生物吸收或消耗的碎片一般相对分子质量 低于500，经过代谢最终形成CO2、H2O等。
常见高分子主链的降解性
HOOC [
O C O CH2CH2 ]n OH
OH HOOC [ (CH2)4 C N (CH2)6 ]n NH2
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂） 聚己二酰己二胺（尼龙—66）
OH H2N [ (CH2)6 C N ]n (CH2)6 COOH
HO OCN [ (CH2)6 N C O (CH2)4 ]n OH
可降解塑料作为高科技产品和环保产 品正成为当今世界瞩目的研究开发热点， 而其中生物降解塑料能保持塑料特性，即 使用中的稳定性、各种应用性、易处理性 以及经济性；在降解方面，利用生物系统 使塑料分子链的主要成分发生断裂，在塑 料材料领域中有着广阔的前景。
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生物降解高分子材料是指通过微生物、酶或其他生物作用而能够分解成简单物质并最终转化为无害物质的高分子材料。
它是一种具有环保特性的材料，与传统材料相比，生物降解高分子材料可以更好地保护环境和资源。
根据生物降解高分子材料的结构和用途，可以将其分为以下几类。
一、生物可降解聚合物生物可降解聚合物主要由天然物质如淀粉、纤维素、脂肪酸等通过化学或生物转化制得。
这些材料可以被微生物或酶降解为二氧化碳、水和其他简单有机物，对环境没有污染。
生物可降解聚合物应用广泛，如包装材料、医药、土壤保护和制造复合材料等。
二、合成高分子合成高分子是人工制造的高分子材料，在化学结构和物理性质上与传统塑料类似，但是经过特殊加工和处理可以被生物降解分解。
合成高分子的生物降解性受其化学结构和分子量的影响，通常需要经过改性和添加生物降解助剂等措施才能够实现生物降解。
合成高分子的应用包括餐具、包装材料、医用材料和环保复合材料等。
三、生物基复合材料生物基复合材料由天然纤维如木材、麻、竹等与生物可降解高分子复合而成。
这种复合材料具有较好的生物降解性能，同时保持了天然材料的优良性能，如强度和耐久性。
生物基复合材料可以替代传统材料，用于汽车、航空、建筑、家具等领域。
四、生物基聚氨酯生物基聚氨酯是一种新型的生物可降解高分子材料，由多元醇、异氰酸酯等反应制得。
生物基聚氨酯可以通过微生物降解为天然氨基酸和其他有机物，对环境无污染，同时具有优良的力学性能和耐热性能。
生物基聚氨酯的应用包括医药、包装、造纸等领域。
总的来说，生物降解高分子材料具有广泛的应用前景，但是它们的生产和应用还需要进一步发展和完善，以加快其应用和推广的进程，进一步保护环境和资源。
医用生物可降解型高分子材料
医用生物课降解型高分子材料1.聚己内酯（PCL）这种塑料具有良好的生物降解性，熔点是62℃。
分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。
作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起，或与乳酸聚合使用。
2.聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物以PBS（熔点为114℃）为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。
日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产，规模在千吨左右。
中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。
目前中科院理化研究所正在筹建年产万吨的PBS生产线、广东金发公司建成了年产1000吨规模的生产线等。
3.聚乳酸（PLA）美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作，开发了将玉米中的葡萄糖发酵制取聚乳酸，年生产能力已达1.4万吨。
日本UNITIKA公司，研发和生产了许多种制品，其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。
我国目前产业化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司（规模5000千吨/年生产线），正在中试的单位有上海同杰良生物材料有限公司、江苏九鼎集团等。
4.聚羟基烷酸酯(PHA)目前国外实现工业化生产的主要为美国和巴西等国。
目前国内生产单位有宁波天安生物材料有限公司（规模2千吨/年），正在中试的单位有江苏南天集团股份有限公司、天津国韵生物科技有限公司等。
1 晶体结构PLA其主要合成方法有2种：乳酸的缩聚和丙交酯的开环聚合。
常用的高效催化剂为无毒的锡类化合物(如氯化锡和辛酸亚锡)。
乳酸或丙交酯在一定条件下聚合，都可得到全规、间规、杂规及不规则的PLA，依聚合单体的不同，可分为左旋聚乳酸(Z—PLA)、右旋聚乳酸(d—PLA)、内消旋聚乳酸(me—PLA)及外消旋聚乳酸(df—PLA)。
PLA只要PLA的立体规整度足够高，本体或溶液中的PLA就会结晶。
PLA结晶度、晶体大小和形态均影响制品的性能(如冲击强度、开裂性能、透明性等) 。
化学合成型生物降解高分子材料
第三阶段，在强度丧失之后，聚酯材料变成低聚酯的碎片，整体 重量开始减少。
第四阶段，低聚物进一步水解，变成尺寸更小的碎片，从而被吞 噬细胞吸收，或进一步水解为单体溶解在细胞中。研究表明， PLA植入在体内的完全吸收需要20个月到5年的时间。与PLA不 同，PGA首先在细胞外进行水解和酶促水解，所产生的碎片通 过吞噬作用进入细胞，在细胞内再水解成甘醇酸酯。PGA的完 全吸收需要6~17周。 第五阶段，PLA和PGA的最终降解产物，通过新陈代谢和呼吸作 业，被吸收或排出体外。
防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好。如， PLA 薄膜正在用于三明治、饼干和鲜花等商品的包装上。还 有将PLA吹塑成瓶子用于包装水、汤、食品和食用油等方面的 应用。
20世纪80年代聚乳酸已成功用於人体骨材料，通过多年大量 的临床试验表明，聚乳酸作为植入人体内的固定材料，植入后 炎症发生率低、强度高以及手术后基本不出现感染等情况。目 前人体内使用的高分子材料需求日益增加，而且要求也越来越 高，用於人体内的高分子材料必须无毒、具合适的生物分解性、 良好的生物兼容性以及对某些具体的细胞有一定相互作用的能 力，而聚乳酸在性质上基本符合上述要求，虽然目前在医用领 域，采用的高分子材料主要有聚四氟乙烯。矽油和矽橡胶等材 料，但是这些材料还有许多不理想的地方，聚乳酸的出现，可 弥补这些产品的不足，将成为未来人体内使用的高分子材料的 主导品。
鉴于PLA和PGA的临床应用意义，大量研究集中在动物甚至人体 内，或者在模拟人体环境的缓冲溶液中，来观察聚酯是怎样在活性组 织内降解和吸收的。从化学的观点来看，PGA和PLA的降解可以分成 五个阶段，这五个阶段并不完全独立，有可能相互重叠。
第一阶段，水合作用。植入的PGA和PLA材料从周围环境中吸 收水分，这一过程要持续几天或数月，取决于植入材料的质量 和表面积。聚合物非晶区的水合作用比结晶区快。由于PGA
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降解特性的组分，当其制品消费后，经一定时间
可生物降解组分降解，至使其制品丧失力学性能
与形状，以很小的粒子或碎片分散在自然界，避
免造成宏观污染，但微观上的影响依然存在。由
于生物破坏性塑料可以沿用通用塑料的加工工艺
和设备，其生产成本较低，仍然有一定的消费市
场。但是它不能从料的分类
生物物理作用 微生物侵蚀高分子后由于细胞的增大致使高
分子材料发生机械性破坏。
降解高分子材料的分类
按降解机理分类
光降解高分子 光—生物降解高分子 水降解高分子 生物降解高分子
生物降解高分子
完全生物降解高分子(biodegradable) 完全生物降解高分子指在微生物作用下，在一定
生物降解高分子材料
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高分子降解性概念
降解性概念(生物降解塑料的概念)
(生物)降解塑料是在特定的环境条件下， 其化学结构发生显著变化并造成某些性能 下降能被生物体侵蚀或代谢而降解的材料。
降解过程
生物化学作用 1） 高分子材料的表面被微生物黏附，微生物黏 附表面的方式受高分子材料表面张力表面结构多孔 性温度和湿度等环境的影响。 2） 高分子在微生物分泌的酶作用下，通过水解 和氧化的反应将高分子断裂成为低相对分子质量的 碎片。 3） 微生物吸收或消耗的碎片一般相对分子质量 低于500，经过代谢最终形成CO2、H2O等。
选择适宜的单体和催化体系，经化学合成的方法制 得可生物降解塑料，在这些塑料中，脂肪族聚酯、聚乙 烯醇（PVA）和聚乙二醇等是代表产物。人们利用这些 塑料易生物降解的特性对其进行深入、广泛的研究与开 发。其中对脂肪族聚酯的研究尤为引人注目。
脂肪族聚酯可以被脂肪酶水解成小分子，然后再进 一步被微生物同化。在众多的脂肪族聚酯中，聚已内酯 （PCL）应用较广。
高分子比高熔点高分子易于生物降解。
酯键、肽键易于生物降解，而酰胺键由于分子间的
氢键难以生物分解。
亲水高分子比疏水高分子易于生物降解。聚合物的
亲水性和疏水性链段对生物降解性的影响也很大，研究
发现同时含有亲水性和疏水性的链段的聚合物比只有一
种链段结构聚合物更容易生物分解。
环状化合物难降解。
表面粗糙的材料易降解。
时间内完全分解为CO2和H2O的化合物。如聚 羟基丁酸酯（PHB），聚环己内酯（PCL）。 生物破坏性高分子(biodestructible or biodisintegrable) 指在微生物作用下，高分子仅能被分解为散乱碎 片。如淀粉添加的聚苯乙烯（PS）、聚烯烃。
（１） 化学合成的完全生物降解塑料
（２） 天然的完全可生物降解的高分子
（３） 用生物发酵技术合成的完全生物降解塑料
微生物在新陈代谢过程中，在合成蛋白质、核酸和 多糖等大分子物质的同时, 在细胞内还贮存聚酯—聚b 羟基丁酸酯（PHB）。这是一种塑料样的可生物降解的 高分子材料。
生物破坏性塑料是一种不能完全生物降解
塑料。其研究重点是在通用塑料中混入具有生物
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂） 聚己二酰己二胺（尼龙—66） 聚ω —氨基己酸酯（尼龙—6） 聚氨酯 聚碳酸酯
高分子降解理论
生物降解
高分子降解
化学降解
物理化学降解
环境降解
微生物酶作用降解
氧化降解 臭氧降解 加水降解
热降解 光降解 放射线降解 超声波降解 机械降解
以上三大降解的综合
降解形式
无规断链 解聚 弱键分解 取代基的脱除
高分子结构与降解性关系
具有侧链的化合物难降解，直链高分子比支 链高分子交联高分子易于降解。比较相对分子质 量范围为170~620的线性和支链性碳氢聚合物发 现支链性聚合物的真菌生长速度明显小于线性聚 合物。？？
柔软的链结构容易被生物降解，有规晶态结 构阻碍生物降解，所以聚合物的无定形区总比结 晶区域先降解，脂肪族的聚酯较容易生物降解， 而像PET等硬链的芳香族聚酯则是生物惰性的。 主链柔顺性越大，降解速度也越大。在塑料制品 生产中添加的增塑剂也对塑料的生物降解性产生 影响。
可降解塑料作为高科技产品和环保产 品正成为当今世界瞩目的研究开发热点， 而其中生物降解塑料能保持塑料特性，即 使用中的稳定性、各种应用性、易处理性 以及经济性；在降解方面利用生物系统使 塑料分子链的主要成分发生断裂，其在塑 料材料领域中有着广阔的前景。
最好能有实际的例子。
具有不饱和结构的化合物难降解，脂肪族高 分子比芳香族高分子易于生物降解。
相对分子质量对生物降解性也有很大影响。由于许
多由微生物参与的聚合物降解都是由端基开始的，高相
对分子质量的聚合物因端基数目少，降解速度较低。
宽相对分子质量分布的聚合物，低聚物比高聚物易
于降解。
非晶态聚合物比晶态的较易进行生物降解。低熔点
按降解高分子的组成和结构分类 掺混型
掺混型是指在普通高分子中加入可降 解的物质或可促进降解的物质制得的降解 高分子。 结构型
结构型是指本身具有降解结构的高分 子。
高分子材料的生物降解性与其结构有 很大关系，高分子的形态、形状、相对分 子质量、氢键、取代基、分子链刚性、对 称性等均会影响其生物降解性。一般情况 下只有极性高分子材料才能与酶相黏附， 并很好地亲和。因此具有极性是高分子材 料生物降解的必要条件。
HOOC [
O C O CH2CH2 ]n OH
OH HOOC [ (CH2)4 C N (CH2)6 ]n NH2
OH H2N [ (CH2)6 C N ]n (CH2)6 COOH
HO OCN [ (CH2)6 N C O (CH2)4 ]n OH
CH3
O
HO [
C
O C O ]n OH
CH3
常见高分子主链的降解性
[ CH2 CH2 ]n
[ CH2
CH ]n CH3
[ CH2 CH ]n Cl
[ CH2 CH ]n
聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯
[ CH2 CH ]n COOH
[ CH2
CH3 C ]n COOCH3
[ CH2
CH ]n OCOCH3
[ CH2 CH ]n OH
聚丙烯酸 聚甲基丙烯酸甲酯 聚醋酸乙烯酯 聚乙烯醇