生物降解高分子材料的研究现状及应用前景_吴卫霞

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生物降解高分子材料研究应用进展

生物降解高分子材料研究应用进展

生物降解高分子材料研究应用进展生物降解高分子材料是近年来备受关注的新型材料,其具有生物降解性能和可持续发展特点,受到了广泛的研究和应用。

本文旨在对生物降解高分子材料的研究与应用进展进行综述,为读者全面了解该领域的最新进展提供参考。

一、生物降解高分子材料的定义生物降解高分子材料是指可以在自然环境中被微生物分解而不造成环境污染的高分子材料。

与传统的塑料材料相比,生物降解高分子材料具有更好的环保特性,可以有效减少对环境的影响,是可持续发展的重要材料之一。

1. 原料选择与改性研究生物降解高分子材料的研究首先从原料的选择和改性入手。

在原料选择方面,生物降解高分子材料常常采用植物资源和生物质资源作为主要原料,如淀粉、纤维素、聚乳酸等。

这些原料具有丰富的资源、可再生性和生物降解性等特点,非常适合用于生物降解高分子材料的制备。

研究人员还通过对原料进行改性处理,使得生物降解高分子材料具有更好的性能和稳定性,提高其在实际应用中的可靠性和持久性。

2. 制备工艺与技术研究生物降解高分子材料的制备工艺和技术是该领域的关键研究方向之一。

目前,研究人员已经探索出了多种制备生物降解高分子材料的工艺和技术,如生物降解高分子材料的原位合成、热压成型、挤出成型等。

这些制备工艺和技术不仅可以有效提高生物降解高分子材料的生产效率,还可以使得生物降解高分子材料具有更好的性能和稳定性,满足不同领域的需求。

3. 性能测试与应用研究生物降解高分子材料的性能测试和应用研究是研究的重点之一。

通过对生物降解高分子材料的生物降解性能、力学性能、热性能等进行测试和分析,可以全面了解该材料的性能特点和优劣势,为其在实际应用中的推广和应用提供技术支持。

研究人员还对生物降解高分子材料在土壤、水域、大气等环境中的降解行为进行了深入研究,为其在环保领域的应用提供科学依据。

生物降解高分子材料具有广泛的应用前景,目前已经在包装、医疗器械、农业、环保等领域得到了广泛的应用。

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

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具有良好环境友好性的新型材料,随着人们对环境保护意识的增强和对传统塑料污染问题的认识,生物可降解高分子材料的研究与发展备受关注。

本文将就生物可降解高分子材料的研究现状、发展趋势以及应用前景等方面进行探讨。

生物可降解高分子材料是指在自然环境中,通过微生物、酶的作用,可以迅速分解为二氧化碳和水等无害物质的高分子材料。

目前,在生物可降解高分子材料的研究领域,主要有以下几个方面的成果和进展。

(一)生物可降解高分子材料的种类和特点生物可降解高分子材料的种类繁多,主要包括聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、淀粉基生物降解材料、纤维素基生物降解材料等。

这些材料具有良好的可降解性和可再生性,是取代传统塑料的理想选择。

与传统塑料相比,生物可降解高分子材料具有较低的制备成本和更好的环境适应性,因此在包装、医疗、农业、环保等领域具有广阔的应用前景。

随着人们对环境保护意识的增强,生物可降解高分子材料的研究重点逐渐由材料本身的性能优化转向了可降解材料的加工技术和应用性能等方面。

在材料的可降解性能方面,研究人员通过改变材料的分子结构和添加特定的生物降解助剂等手段,提高了材料的降解速率和完全降解时间。

在材料的加工技术方面,研究人员通过改进生产工艺、提高材料的加工性能,使生物可降解高分子材料能够更好地适应工业化生产的需求。

在应用性能方面,研究人员通过改进材料的力学性能、耐热性能和耐水性能等方面的性能,拓展了生物可降解高分子材料在不同领域的应用范围。

当前,生物可降解高分子材料的研究和发展呈现出以下几个明显的趋势。

(一)多元化发展随着科技的不断进步和生物可降解高分子材料应用领域的不断拓展,生物可降解高分子材料的种类和性能需求也在不断增加。

未来,生物可降解高分子材料的研究和开发将呈现出多元化的发展趋势,包括种类更加丰富、性能更加优良等。

功能化生物可降解高分子材料是未来的发展方向之一。

生物可降解材料的发展现状与未来趋势

生物可降解材料的发展现状与未来趋势

生物可降解材料的发展现状与未来趋势随着环境问题愈加严重,人们对于可持续发展和环保意识的重视程度也逐渐提高。

在这个背景下,生物可降解材料成为了一个备受关注的研究领域。

本文将探讨生物可降解材料的发展现状及未来趋势。

1. 生物可降解材料的定义与特点生物可降解材料是指能够在生物环境中被微生物分解并转化为无害的物质的材料。

与传统的塑料材料相比,生物降解材料具有以下几个特点:首先,它们能够完全降解,避免对环境造成二次污染;其次,生物可降解材料的制备过程对环境影响较小,减少了化学物质的使用;此外,它们还具有较高的可持续性和生物相容性。

2. 生物可降解材料的应用领域生物可降解材料已经在多个领域得到了应用。

其中,食品包装是最重要的一个应用领域。

用于食品包装的生物降解材料可以降低对环境的影响,并且可以在垃圾填埋场中降解,减少了垃圾产量。

此外,生物可降解材料还在医疗用品、农业领域等方面得到了广泛的应用。

3. 生物可降解材料的发展现状目前,生物可降解材料的研究发展已经取得了一定的进展。

一些可生物降解的聚合物被广泛应用于食品包装和医疗材料中。

同时,一些新型的生物可降解材料也在逐渐崭露头角,如聚乳酸、聚己内酯等。

这些材料具有较好的生物降解性能,并且能够满足不同应用领域对材料性能的要求。

4. 生物可降解材料的未来趋势随着技术的不断发展和研究的深入,生物可降解材料的未来前景非常广阔。

一方面,在材料研究领域,科学家们正在不断寻找新型的生物可降解材料,并对已有材料进行改进。

他们希望通过改变材料的结构和组成,实现材料性能的优化。

另一方面,在应用领域,生物可降解材料还可以进一步拓展,如在电子产品、建筑材料等领域的应用。

此外,生物可降解材料的可持续性也将成为未来发展的重要方向。

5. 生物可降解材料面临的挑战尽管生物可降解材料的发展前景广阔,但仍然面临着一些挑战。

首先,成本问题一直是制约生物可降解材料广泛应用的一个重要因素。

与传统的塑料材料相比,生物降解材料的制备成本相对较高。

生物降解材料的发展现状与未来趋势分析

生物降解材料的发展现状与未来趋势分析

生物降解材料的发展现状与未来趋势分析在当前环保意识日益增强的背景下,生物降解材料逐渐受到人们的关注和重视。

生物降解材料是指能够被自然界中生物分解、降解并无害化的材料。

相比于传统的化石燃料基本的材料,生物降解材料具有更低的环境影响和更可持续的发展优势。

本文将从生物降解材料的发展现状和未来趋势两个方面进行分析。

生物降解材料的发展现状目前,生物降解材料已经被广泛应用于不同领域。

在医疗领域,生物降解材料被用于制造可吸收的缝线、填充物和修复骨骼等。

这些材料可以在人体内发挥作用一段时间后逐渐降解,减少了二次手术的风险,并减轻了人体对外来物质的排斥反应。

在包装行业,生物降解塑料袋、纸浆餐具等逐渐取代了传统的塑料制品,减少了白色污染对环境的损害。

此外,生物降解材料还被应用于农业领域,利用生物降解塑料制造的保护膜可以降低农药和化肥的使用量,减少对土壤和水资源的污染。

虽然生物降解材料已经取得了一定的进展,然而,目前仍存在一些挑战和问题。

首先,生物降解材料的成本较高,制造成本和研发投入都较大。

其次,生物降解材料在实际应用中存在一些技术难题,例如降解速度不够快、强度不够高等。

此外,生物降解材料的降解环境对其降解效果也有一定的影响,不同的土壤、气候条件下生物降解材料的降解速度和方式也不尽相同。

这些问题对于生物降解材料的推广和应用造成一定的障碍。

生物降解材料的未来趋势尽管生物降解材料仍面临一些挑战,但其未来发展前景依然广阔。

首先,科技的不断进步将进一步提高生物降解材料的性能,比如降解速度更快、强度更高、适应更广泛的环境等。

其次,生物降解材料的开发方向将更加多元化。

目前,生物降解材料主要以淀粉、纤维素和聚乳酸等为基础。

未来,研发人员还将探索和开发更多的生物降解材料,如木质纤维素、生物降解塑料等,以满足不同领域的需求。

此外,政策的支持对于推动生物降解材料的发展也非常重要。

许多国家和地区已经出台了相关的政策和法规,鼓励使用和推广生物降解材料。

生物降解高分子材料研究应用进展

生物降解高分子材料研究应用进展

生物降解高分子材料研究应用进展生物降解高分子材料是一种可以在自然环境中被微生物降解的材料,其具有良好的生物降解性能,同时也具备优异的物理力学性能和化学性能。

随着人们对环境保护意识的提高以及对可持续发展的追求,生物降解高分子材料的研究应用进展已经成为当今的热点领域之一。

本文将从生物降解高分子材料的特点、研究进展以及应用前景等方面进行探讨。

一、生物降解高分子材料的特点1. 生物降解性能生物降解高分子材料具有良好的生物降解性能,可以在自然环境中被微生物降解,最终转化为二氧化碳和水等无害物质,不会对环境造成污染。

2. 物理力学性能生物降解高分子材料的物理力学性能可以通过调整材料的分子结构和化学成分来实现,可以满足不同的工程应用需求。

3. 化学性能生物降解高分子材料具有一定的化学稳定性,可以在不同的环境条件下保持材料的原有性能,同时也可以通过改变材料的化学结构来实现特定的功能。

1. 生物降解机理生物降解高分子材料的研究主要包括了材料的降解机理和降解性能的评价方法。

目前,研究人员主要通过分析微生物的降解代谢途径、材料的微观结构以及降解产物的分析等手段来探索生物降解高分子材料的降解机理。

2. 生物降解高分子材料的合成生物降解高分子材料的合成是生物降解材料研究的重要方向之一,通过合成具有一定降解性能的高分子材料,可以满足不同工程应用领域的需求。

目前,研究人员主要通过改变高分子材料的分子结构、引入生物降解性能较好的功能基团等手段来合成具有良好生物降解性能的高分子材料。

3. 应用性能生物降解高分子材料的应用性能是评价材料研究成果的重要指标。

目前,生物降解高分子材料已经在土壤修复、农业覆盖、医疗器械、包装材料等领域得到了广泛的应用。

2. 农业领域生物降解高分子材料可以应用于农业覆盖材料的领域,可以有效地减少传统覆盖材料对环境的污染,同时也能够改善土壤环境,提高土壤的保水保肥性能,对农业生产起到积极的推动作用。

3. 医疗领域生物降解高分子材料在医疗器械领域也具有广泛的应用前景,例如可以应用于可降解的缝线、缓释药物输送系统等医疗器械中,具有较好的生物相容性和生物降解性能。

生物降解材料的研究现状和应用前景

生物降解材料的研究现状和应用前景

生物降解材料的研究现状和应用前景近年来,随着环保理念的深入人心,生态环境保护已经成为了全球共同关注的话题。

生物降解材料(Biodegradable Materials)作为一种新型的环保材料,受到各界的广泛关注。

本文将对生物降解材料的研究现状和应用前景进行探讨。

一、生物降解材料的概念和特征生物降解材料(Biodegradable Materials)指的是能够被微生物、真菌和其他生物分解、抑制和吸收的材料。

生物降解材料起源于天然材料,如纤维素、淀粉质、蛋白质等,但现在也可以通过化学手段来合成。

生物降解材料的特征在于它们可以被自然界中存在的微生物分解,将其转化为二氧化碳、水、无机盐等基本成分,最终实现无害化、无毒化的降解过程。

相对于传统的塑料材料来说,它们具有减少白色污染、降低土壤和水资源污染等优势。

二、生物降解材料的研究现状生物降解材料应用于众多领域,如医药、食品、包装和纺织品等领域。

在医药领域,生物降解材料被广泛用于制药和医疗器械。

我国的聚酯生物降解材料有了较大的进展,取得了较好的研究成果,如聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸(PHA)等制品。

食品包装方面,生物降解材料的研究已经比较成熟。

生物降解塑料袋、生物降解纸等都落地生根,例如,某些快餐瓶、纸碗、纸盘都属于生物降解材料制品范畴。

三、生物降解材料的应用前景生物降解材料作为一种新型环保材料,应用前景非常广阔。

在日常生活中,生物降解材料可以用作一些日用品的制作,如生物降解塑料袋、生物降解笔等。

在医药领域,生物降解材料可以被用于医药器械等,降低某些材料对人体的伤害。

在包装领域,生物降解材料的应用发展也很迅猛,随着社会对“白色污染”的日益关注,生物降解材料包装的广泛应用成为人们所期待的。

四、生物降解材料面临的挑战虽然生物降解材料的应用前景很广且明显有利于环保,但它也面临一些挑战。

首先,生物降解材料与传统塑料制品相比成本较高。

其次,环境因素是生物降解材料降解的一个非常重要的影响因素,过渡重金属、各种化学物质、温度和湿度等环境因素都会影响生物降解材料的降解效果。

2023年生物可降解材料行业市场分析现状

2023年生物可降解材料行业市场分析现状

2023年生物可降解材料行业市场分析现状生物可降解材料是指在自然环境下可以被微生物分解和降解的材料,具有良好的生物可降解性和环境友好性。

在当前全球环保意识不断增强的背景下,生物可降解材料行业迎来了快速发展的机遇。

首先,生物可降解材料行业市场需求不断增长。

随着人们环保意识的提高,对环境友好材料的需求也逐渐增加。

生物可降解材料作为替代传统塑料的一种新材料,拥有广泛的应用前景。

例如,生物可降解塑料在包装材料、农业薄膜、医疗器械、生活用品等领域具有巨大的市场需求。

其次,政府政策和法规的支持也推动了生物可降解材料行业的发展。

许多国家和地区对传统塑料制品的使用进行限制,鼓励使用环保材料。

例如,欧盟在2019年实施了一项单次使用塑料制品禁令,要求使用可降解塑料替代传统塑料制品。

这些政策和法规的推动为生物可降解材料行业创造了良好的市场环境。

此外,生物可降解材料行业生产技术逐渐成熟,产品质量和性能得到了提升。

随着研发投入的不断增加,生物可降解材料的力学性能、热稳定性和加工性能等方面都有了显著的改善。

这为生物可降解材料在更多领域的应用提供了可能。

然而,生物可降解材料行业仍面临一些挑战。

首先,生物可降解材料的成本较高。

相比传统塑料制品,生物可降解材料的生产成本更高,导致产品价格偏高。

这限制了生物可降解材料在一些领域的应用范围。

其次,生物可降解材料的性能和稳定性仍有待进一步提高。

尽管生物可降解材料的性能在近年来有了明显改善,但与传统塑料相比,仍存在一定差距。

此外,在环境中的降解速度和降解产物对环境的影响等问题也需要进一步研究。

最后,生物可降解材料行业市场竞争激烈。

目前,全球范围内已有许多生物可降解材料生产企业,市场竞争异常激烈。

在这种情况下,企业需要加大研发投入,不断提高产品的技术含量和独特性,以在市场中占据竞争优势。

综上所述,生物可降解材料行业市场目前处于快速发展阶段,市场需求不断增长,政府政策和法规的支持推动了行业的发展,生产技术逐渐成熟。

生物降解材料的研究与应用现状

生物降解材料的研究与应用现状

生物降解材料的研究与应用现状随着环保意识的不断增强,寻找一种更加环保、可持续的生产材料成为了当今社会中一个不可忽视的问题。

生物降解材料便应运而生。

生物降解材料是指能够在自然环境中被微生物降解的一类材料,是一种具有较强生物亲和性、可轻易自然分解的环保材料。

本文将讨论生物降解材料的发展状况、其应用领域及未来的发展趋势。

一、生物降解材料的发展历程生物降解材料的发展可追溯到1980年代,“绿色材料”理念风靡世界,生物降解材料渐渐走向人们的视野。

生物降解材料由于具有可生物降解的独特特性,自从提出来依旧在不断的完善。

虽然当时生物降解材料自身并没有被大规模应用,但其环保和可持续的理念已受到广泛关注和追捧。

如今生物降解材料已经方式广泛,它已经不仅能胜任日常生活中大量的使用领域,而且逐渐替代传统塑料、化学纤维、泡沫塑料等一些传统材料,拓宽了生物降解材料的应用范围。

二、生物降解材料的应用领域由于生物降解材料具有优异的环保特性,其应用范围已经被拓宽到了许多领域,比如日常生活、医疗、建筑、环境、工业、农业等。

1. 日常生活领域:生物降解材料袋是近几年来使用最普遍的生物降解材料,许多超市已经推广生物降解购物袋,其使用袋替换传统塑料购物袋。

2. 医疗领域:生物降解材料膜已经被广泛应用于生物医学领域,膜材料可以用于修复骨骼缺损、皮肤缺损、软组织缺损等。

它的可生物降解性,使其在医疗领域得到广泛应用。

3. 建筑领域:生物降解材料在建筑材料、家具上的应用也成为了新的研究热点。

生物降解材料可用于制造可生物降解的城市/建筑材料,制造出一系列生物降解的家具。

4. 环境领域:草木灰是一种生物降解材料,用于净化工业废水和城市污水处理,具有绿色无害、易操作、杀菌等优点。

生物降解材料可应用于塑料降解设备上,利用其特性对塑料降解和循环再利用。

5. 工业、农业:一些重要应用如制造生物降解材料的颗粒、微囊、包被、涂层等等。

三、未来的发展趋势生物降解材料随着不断普及和发展,带来了很多便利,但它的研究必须要求于它的使用和消费,找到新的原始材料以及改善生产方法等,才能更好地开拓市场。

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・40・ 2005年3月 油气田环境保护 综 述 生物降解高分子材料 的研究现状及应用前景 吴卫霞1 涂阿朋2 肖俊霞1 段明锋1 (1.江汉石油学院化学工程系;2.土哈油田钻井公司) 摘 要 目前,处理高分子材料的一些传统方法,如焚烧法、掩埋法、熔融共混挤出法、回收利用等都存在一定的缺陷和局限性,给环境保护带来严重的困难。

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。

论述了生物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、包装业和其他领域的潜在应用前景进行了探讨。

 关键词 生物降解高分子材料 降解机理 影响因素 研究现状 应用前景 0 引 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[1]。

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[2]。

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。

 1 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[3]。

生物降解高分子材料的生物降解通常是指以化学方式进行的,即在微生物活性(有酶参与)的作用下,酶进入聚合物的活性位置并渗透至聚合物的作用点后,使聚合物发生水解反应从而使聚合物的大分子骨架结构发生断裂成为小的链段,并最终断裂成稳定的小分子产物,完成降解过程[4]。

 一般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解机理和光-生物降解机理[5]。

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(CH4,CO2和H2O);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。

光-生物降解机理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氧化物,并氧化断裂,分子量下降到能被微生物消化的水平。

 2 影响生物降解的因素 生物降解高分子在制造和使用过程中应保持稳定,并要求在废弃后及时进行生物降解,因此影响生物降解性的因素成为人们关注的焦点之一。

 环境因素[4,6]是指水、温度、pH值和氧的浓度。

水是微生物生成的基本条件,因此聚合物能保持一定的湿度是其可生物降解的首要条件。

每一种微生物都有其适合生长的最佳温度,通常真菌的适宜温度为20℃~28℃,细菌则为28℃~37℃。

一般来说,真菌适宜长在酸性环境中,而细菌适宜长在微碱性条件下。

真菌为好氧型的,细菌则可在有氧或无氧条件下生长。

  综 述 油气田环境保护 第15卷・第1期 ・41・˙一般情况下只有极性高分子材料才能与酶相粘附并很好地亲和,因此高分子材料具有极性是生物降解的必要条件。

高分子的形态、形状、分子量、氢键、取代基、分子链刚性、对称性等均会影响其生物降解性[7]。

 另外,材料表面的特性对微生物降解也有影响,粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。

 3 各类材料的研究现状 按照材料来源的不同,其主要分为天然高分子材料、合成高分子材料和掺混型高分子材料[1]。

 3.1 天然高分子材料[2,8,9] 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,且安全无毒,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。

 在天然高聚物中,淀粉是被研究得最多的一种材料,研究工作主要是通过共混改性来制备薄膜。

如意大利Feruzzi公司利用70%的变性淀粉与30%的聚乙烯醇共混制备出降解塑料,我国在淀粉与低密聚乙烯共混制备农膜方面也已开展了卓有成效的工作。

尽量提高淀粉含量并保持优良的力学性能是其中的技术关键,即如何让薄膜具备完全的分解性是其中存在着的一个尚待解决的问题,在国外已有利用遗传学方法生产直链淀粉的报道,这项研究将为制备全淀粉型降解薄膜提供技术支持。

 纤维素及其衍生物同样也是重要的生物降解原料,它们在石油开采、造纸业、印刷业、农业、高吸水性材料以及粘接剂方面均有广泛的应用。

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糖复合制备薄膜,该薄膜具有与通用薄膜同样的强度,并可在两个月后完全降解。

近几年,利用纤维素和淀粉制备发泡材料也有着较多的研究。

 甲壳素及其衍生物 —— 壳聚糖是另一类有发展前途的多糖。

它们在自然界中的含量仅次于纤维素,可生物降解,也可在体内降解并有抗菌作用。

基于甲壳素—— 壳聚糖的可生物降解的新型材料是近年来研究的热点之一。

 3.2 合成高分子材料 天然高分子材料虽然价格低廉、能完全降解,但是合成的高分子材料却具有更多的优点。

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[1]。

合成高分子主要有化学合成、微生物合成和最新研究的酶促合成高分子。

目前,开发的合成高分子产品主要有聚乳酸(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[10]。

 ◆ 聚乳酸(PLA)[11~14] 聚乳酸是一种典型的完全生物降解性高分子材料,有关聚乳酸的研究一直是生物降解性高分子材料研究领域的热点。

目前,合成聚乳酸的方法主要有直接法和间接法两种。

直接法合成聚乳酸是在脱水剂的存在下,乳酸分子间受热脱水,直接缩聚成低聚物,然后在继续升温,低分子量的聚乳酸扩链成更高分子量的聚乳酸。

早在20世纪30年代,美国化学家Carothers.W.H就通过乳酸的直接缩聚合成了聚乳酸,但得到的聚乳酸分子量并不高,没有价值,直到70年代,经过改进合成工艺条件,聚乳酸的分子量有所提高,近20年来聚乳酸直接缩聚合成方法的研究工作有了较大的突破,研究表明使用高沸点溶剂可以有效降低反应体系的粘度,加入有机碱类,促使丙交酯的分解,从而有利于形成高分子量的聚乳酸。

间接合成聚乳酸主要是为了得到高分子量的聚乳酸,一般是先将乳酸齐聚成低分子量的聚乳酸,然后在高温高真空下裂解成乳酸的环状的二聚体丙交酯,粗丙交酯经过分离钝化,在引发剂的存在下开环聚合得到高分子的聚乳酸。

 聚乳酸的应用主要表现在生态学和生物医学两个方面。

聚乳酸在生态学上的应用是作为环境友好的完全生物降解塑料取代在塑料工业中广泛应用的生物稳定的通用塑料,聚乳酸塑料在工农业生产领域应用广泛,由于聚乳酸塑料韧性好,故适合加工成高附加值的薄膜,聚乳酸塑料还可用作林业木材、水产用材和土壤、沙漠绿化的保水材料。

聚乳酸作为医用生物可吸收高分子材料是目前生物降解高分子材料最活跃的研究领域,聚乳酸在生物医学上的应用主要表现在缝合线、药物控释载体、骨科内固定材料、组织工程支架等方面。

 一些公司已开发出聚乳酸产品并获得实用,如日本岛津制作所三井东压化学公司生产的PLA聚合物以Lacty产品投入市场。

 ・42・ 2005年3月 油气田环境保护 综 述 ◆ 聚己内酯(PCL)[7] 在90℃,己内酯在催化剂的作用下可聚合成聚己内酯。

美国UC公司已有产品Tone P-767和P-787,聚合物是高度结晶的,大约在60℃熔化,当温度高于250℃时,聚合物分解成单体。

UC公司Tone商品用作涂料和弹性体虽已有几十年的历史,但最近几年才开始以生物降解产品投放市场。

 ◆ 聚二元酸酯系列[7] 由丁二酸(和己二酸)与乙二醇、丁二醇等形成的脂肪族聚酯及其共聚物具有良好的生物降解性。

日本昭和高分子株式会社用两年时间开发出此类产品,命名为Bionolle,目前已用来生产包装瓶、薄膜等,产品应用还在开发,以推广此类聚酯的应用。

我国对聚丁二醇丁二酸酯进行了共聚改性,改性的共聚物材料性能接近Bionolle的性能,Dupont和BASF公司也分别用脂肪族二元酸酯改性PET和PBT,制造生物降解材料。

 3.3 掺混型高分子材料[15] 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,该组分采用淀粉、纤维素、壳聚糖等天然高分子。

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。

 4 生物降解高分子材料的应用 目前,应用最广,发展最快,研究最热的当推医用生物降解高分子材料。

在医药领域上,生物降解高分子材料的一项重要应用是药物控制释放[16~18],其作为药物控制释放载体的研究吸引了世界各国的研究工作者,成为研究的热点。

用生物降解高分子作为载体的长效药物植入体内,在药物释放完之后不需要再经手术将其取出,这可以减少用药者的痛苦和麻烦。

因此生物降解高分子是抗癌、青光眼、心脏病、高血压、止痛、避孕等长期服用药物的理想载体。

目前作为药物载体被广泛研究的生物降解性高分子有聚乳酸、乳酸-己内酯共聚物、乙交酯-丙交酯共聚物和己内酯-聚醚共聚物等脂肪族聚酯类高分子,此外还有海藻酸盐、甲壳素、纤维素衍生物等天然高聚物。

生物降解高分子在生物医用领域的另一重要应用是作为体内短期植入物[18,19],如用生物吸收的聚乳酸、胶朊制成的手术缝合线,可以免除手术后再拆线的痛苦和麻烦。

用聚孔酸制成的骨钉、骨固定板,可以在骨折痊愈后不需再经手术取出,从而可大大减轻病人的痛苦,在一定程度上也可以缓和医院床位紧张的矛盾,对个人和社会都具有重要的意义。

用生物降解高分子材料制成胃肠道吻合套,可以改革现行手术的缝合或铆合过程,从而防止现行手术中经常发生的出血、针孔泄漏、吻合口狭窄和粘连等手术问题,还可大大缩短手术时间。

用生物可降解可吸收材料作为神经修复和青光眼手术材料的研究亦是国际上近年来竞相研究的重要课题。

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