可降解材料的研究进展与部分应用
绿色化学中的可降解材料与可持续塑料的研究与发展
绿色化学中的可降解材料与可持续塑料的研究与发展在全球环境问题日益突出的背景下，绿色化学成为了当今科学研究的热点领域之一。
可降解材料和可持续塑料作为其中重要的组成部分，被广泛关注和研究。
本文将从可降解材料和可持续塑料的定义、特点以及最新研究进展三个方面进行阐述。
一、可降解材料的定义和特点可降解材料，顾名思义，是指在特定条件下能够分解为无毒无害的物质，并在此过程中不对环境造成负面影响的材料。
与传统塑料相比，可降解材料具有以下几个显著特点。
首先，可降解材料具有良好的生物相容性。
这种材料能够在生物体内与其它生物组织良好地兼容，不会导致免疫反应或者毒性反应，从而为医疗领域的应用提供了广阔的前景。
其次，可降解材料具有良好的机械性能。
与传统塑料相比，可降解材料的力学性能在一定程度上得到了提升，能够满足复杂应力环境下的使用需求。
再次，可降解材料具有可持续性。
可降解材料以可再生资源为原料，通过绿色制备工艺制得。
这一特点符合当前社会对可持续发展的要求，具有重要的经济和环境意义。
二、可降解材料的最新研究进展近年来，关于可降解材料的研究取得了一系列重要突破。
其中最为引人注目的成果之一是基于纳米技术的可降解材料的开发。
通过将纳米颗粒等纳米材料引入可降解材料中，不仅优化了材料的力学性能，还提高了材料的降解速度和降解产物的稳定性。
此外，可降解材料的应用领域也在不断拓展。
除了医疗领域，可降解材料在包装材料、农业覆盖膜等领域也得到了广泛应用。
这些应用的推广进一步说明了可降解材料的巨大潜力和实际应用价值。
三、可持续塑料的定义和特点可持续塑料指的是在全生命周期内都能够减少对环境的影响，并在生命周期结束后能够迅速降解的塑料材料。
相比传统的石油基塑料，可持续塑料具有以下几个主要特点。
首先，可持续塑料的生产过程更加环保。
可持续塑料主要采用生物质为原料，减少了对石油等有限资源的依赖，降低了生产过程中对环境的压力。
同时，可持续塑料的制备过程也更加绿色，减少了有害物质的排放。
以玉米芯为基础的新型生物可降解聚合物复合材料开发与应用
以玉米芯为基础的新型生物可降解聚合物复合材料开发与应用玉米芯是玉米颗粒的一部分，是一种常见的农业副产品。
在过去，玉米芯一般只被用于生产饲料或作为燃料。
然而，随着可持续发展和环保的重视，越来越多的人开始关注利用玉米芯生产环保材料的潜力。
因此，本文将介绍一种新型生物可降解聚合物复合材料，它的开发与应用都以玉米芯为基础。
一、新型生物可降解聚合物复合材料的制备方法这种新型生物可降解聚合物复合材料主要以玉米芯为原材料，再加入一些生物可降解高分子材料和聚合物粘合剂进行加工制备。
1、原材料的准备首先需要将玉米芯进行初步处理，例如清洗、分离、除杂等。
然后将其切成适当大小的颗粒，以便于后续的混合和加工。
2、混合和加工待处理好的玉米芯颗粒需要与生物可降解高分子材料和聚合物粘合剂进行混合。
经过混合并辅以机械加工，使其均匀混合、融合，成为一种新型生物可降解聚合物复合材料。
二、新型生物可降解聚合物复合材料的特性1、生物可降解性这种新型生物可降解聚合物复合材料的主要成分是玉米芯与生物可降解高分子材料，在自然环境下，这些有机物质容易被微生物分解，不会对环境造成污染。
2、物理性质这种复合材料具有较好的物理性质，其强度、韧性、硬度、耐热性、耐寒性等多项指标都能满足生产和使用的需要。
3、可塑性这种生物可降解聚合物复合材料还具有很好的可塑性，在加工过程中，可以采取注塑、挤塑、吹塑等方法将其变成各种需要的形状和尺寸。
4、低成本相比于传统的合成塑料和其他复合材料，这种新型生物可降解聚合物复合材料的成本较低，同时也兼顾了环境友好性和可持续性。
三、新型生物可降解聚合物复合材料的应用1、生物降解餐具餐具的生产和使用是一个非常大的环境污染源，而这种新型生物可降解聚合物复合材料可以被用来制作一次性餐具，它不仅外观美观，而且生物降解，对环境无害。
2、生物降解塑料袋塑料袋是一种常见的塑料制品，在我们日常生活中，塑料袋污染环境的问题尤其突出。
一些城市禁止使用塑料袋，这对于环保事业的推进起到了重要作用。
生物可降解卫生材料在骨科领域的应用
生物可降解卫生材料的定义和特点
生物可降解卫生材料的分类：天然材料、合成材料、复合材料
天然材料的分类：纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等
合成材料的分类：聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚氨基酸等
复合材料的分类：纤维素/聚乳酸、淀粉/聚羟基脂肪酸酯、蛋白质/聚氨基酸等
生物可降解卫生材料的发展历程
19世纪末，首次发现生物可降解材料
20世纪初，开始研究生物可降解材料的性质和应用
20世纪中叶，生物可降解材料在医学领域得到广泛应用
骨科领域的应用背景
2
骨科领域的现状和挑战
骨科疾病发病率逐年上升
传统骨科材料存在安全隐患和生物相容性问题
生物可降解卫生材料在骨科领域的应用成为新的研究方向
生物可降解卫生材料在骨科领域的应用面临技术难题和临床验证挑战
生物可降解卫生材料在骨科领域的应用优势
环保：生物可降解材料可自然降解，减少环境污染
安全性：生物可降解材料对人体无毒无害，安全性高
舒适性：生物可降解材料柔软舒适，减轻患者疼痛
生物相容性：生物可降解材料具有良好的生物相容性，有利于组织修复和再生
骨科领域对生物可降解卫生材料的需求
传统卫生材料：存在环境污染和健康风险
生物可降解材料在骨肿瘤治疗中的具体应用：替代传统金属材料，减少手术创伤和术后并发症
生物可降解材料在骨肿瘤治疗中的未来发展趋势：更加个性化、智能化、精准化的治疗方案
生物可降解卫生材料在骨科领域的应用效果
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短期效果
短期效果与长期效果相比，更注重于短期内的改善和恢复
生物可降解卫生材料在骨科领域的应用效果
生物可降解卫生材料：由生物可降解材料制成的卫生材料，可在自然环境中降解为无害物质。
生物可降解塑料的研究与应用
生物可降解塑料的研究与应用随着环保意识的不断提高，越来越多的人开始重视生物可降解塑料，它是一种天然可分解的聚合物材料。
与传统石化塑料相比，生物可降解塑料具有良好的可降解性、可生物降解性、可循环利用性和可再生性等优点。
因此，其应用前景广阔，对于缓解环境问题、保护自然生态系统和实现可持续发展具有积极的意义。
一、生物可降解塑料的研究进展生物可降解塑料属于天然聚合物材料，主要包括淀粉类、聚乳酸类、聚己内酯类、纤维素类和蛋白质类等。
其中，淀粉类生物可降解塑料具有良好的可生物降解性和可再生性，可以通过将淀粉加工成淀粉纤维、淀粉块料、淀粉酯类塑料等形式进行应用。
聚乳酸类生物可降解塑料因其生产工艺简单、可重复利用和可生物降解等特点，也逐渐成为了材料领域的热点。
纤维素类生物可降解塑料属于天然聚合物材料，由于其来源丰富、可生物降解、改性容易等特点，常被用于生物医用材料和包装材料等方面的应用。
蛋白质类生物可降解塑料也受到了广泛的研究，其优点为成本低、申请专利较少、弹性较好等特点。
二、生物可降解塑料的应用现状生物可降解塑料在食品包装、医疗器械、土壤修复和纺织品等方面得到了较广泛的应用。
食品包装领域是生物可降解塑料应用的主要领域之一，淀粉类生物可降解塑料能够与石化塑料相媲美，具有良好的可操作性和加工性能。
在农业领域，生物可降解塑料非常适合用于果蔬保鲜、土壤改良和可重复利用性方面的应用。
医疗器械方面，生物可降解塑料因其可被生物分解吸收的性质受到了广泛研究，主要应用于骨内固定器和缝合线等方面的应用。
纺织品领域中，蛋白质类生物可降解纤维可被应用于衣服和内衣等方面。
三、生物可降解塑料的前景生物可降解塑料作为一种可持续发展的材料，具有广阔的应用前景。
国际上越来越多的国家对于环境问题的关注也越来越高，多数国家对于就地取材，保护环境、应用生物可降解塑料的政策倾向也在不断增加。
在未来的发展中，生物可降解塑料将会在运动装备及鞋类、家具、包装、日用品、教育用品、现代家居、食品和饮料等领域得到更多的应用，这对于环境保护和可持续发展具有重大意义。
生物可降解聚合物材料的发展前景
生物可降解聚合物材料的发展前景一、背景介绍随着全球环保意识的提高和塑料污染问题的日益严重，生物可降解聚合物材料作为一种环保、可持续发展的替代品逐渐受到人们的关注。
生物可降解材料是指在自然环境中能够被微生物降解而不产生有害物质的材料，具有良好的可降解性和生物相容性，被认为是一种解决传统塑料难降解、对环境污染严重的有效途径。
二、应用领域拓展生物可降解聚合物材料在各个领域的应用日益广泛，尤其在塑料制品、包装材料、医疗器械等方面有着巨大的市场潜力。
例如，生物可降解塑料袋、一次性餐具、包装材料等可以有效减少塑料废弃物对环境的影响；生物可降解医疗器械可以降低医疗废物处理难度和成本，减少对环境和健康的危害。
三、技术研发进展随着技术的不断进步，生物可降解聚合物材料的研发水平也在不断提升。
目前，人们已经成功研发出各种基于生物质、藻类、菌类等天然材料的生物可降解聚合物，具有良好的力学性能和热性能，并且在降解速度、降解产物方面也有了较大突破。
未来，有望通过生物技术、生物化学等领域的深入研究，进一步提高生物可降解材料的性能和降解速度。
四、市场前景展望生物可降解聚合物材料的发展前景十分广阔。
随着全球对环保和可持续发展的重视程度不断提高，生物可降解材料将逐渐替代传统的塑料制品，成为塑料工业的重要发展方向。
未来，随着技术的不断成熟和产业化规模的逐步扩大，生物可降解聚合物材料有望在市场上占据重要地位，为环境保护和可持续发展做出更大的贡献。
综上所述，生物可降解聚合物材料作为一种环保、可持续发展的替代品，具有广阔的应用前景和市场潜力，其发展将为全球环境保护工作带来积极影响。
希望未来在科研人员和产业界的共同努力下，生物可降解材料能够更好地为人类社会发展和环境保护提供支持。
医用材料的生物降解性能及其研究进展
医用材料的生物降解性是指材料在生物体内能够被自然分解并被吸收、代谢和排泄的性质。
与传统的医用材料相比，具有生物降解性的医用材料可以避免二次手术，降低术后并发症发生率，同时还能减轻对环境的污染。
目前，生物降解材料的研究已经成为了医用材料领域中的热点之一。
以下是一些生物降解材料及其研究进展：
1. 生物降解聚合物：如聚乳酸（PLA）、聚羟基酸（PHA）等，这些聚合物具有良好的生物相容性和可降解性能，近年来已经在缝合线、支架、植入物等领域得到了广泛应用。
2. 生物玻璃：此类材料在体内可以逐渐被水解为无毒无害的离子，对组织刺激小。
同时，生物玻璃还能促进新骨组织的生长，已经在牙科、骨科等领域中得到了广泛应用。
3. 生物降解蛋白质：如胶原蛋白、明胶等，这些蛋白质具有生物相容性、可调控降解速率等优点，可以用于软组织修复等领域。
4. 天然产物：如骨胶原、海藻酸钠等，这些天然产物具有良好的生物相容性和生物降解性，已经在伤口敷料、软组织修复等领域得到了广泛应用。
总的来说，生物降解材料已经成为医用材料领域中的研究热点之一，其在医学应用中的潜力还有待进一步发掘和开发，但需要注意的是，生物降解材料的性能稳定性、生物活性以及临床应用的安全性等问题也需要引起足够的关注。
生物基可降解聚氨酯的合成、功能化改性及医学应用研究
生物基可降解聚氨酯的合成、功能化改性及医学应用研究摘要：生物基可降解聚氨酯作为一种优秀的生物材料，因其优良的可降解性、生物相容性以及可调控性等特点，已经在医学领域得到了广泛的研究和应用。
本文介绍了生物基可降解聚氨酯的合成方法、功能化改性及其在医学上的应用，包括纤维组织修复、药物递送、生物显微镜成像和人工血管等方面的研究进展，并对未来该领域的发展进行了展望。
关键词：生物基可降解聚氨酯；合成；功能化改性；医学应用1.绪论生物基可降解聚氨酯（Biodegradable Polyurethane，简称BDPU）是一类以生物源性和可降解原料为基础，通过聚氨酯化学反应制得的高分子材料。
BDPU不仅具有优良的可降解性、生物相容性以及可调控性等特点，而且其结构和性质可通过不同的合成方法和功能化改性来实现多样化的医学应用。
目前，BDPU已经在纤维组织修复、药物递送、生物显微镜成像和人工血管等方面得到了广泛的应用。
2.生物基可降解聚氨酯的合成方法生物基可降解聚氨酯可通过多种方法合成，其中最常用的方法是以环氧化油（Epoxidized Soybean Oil，简称ESO）为原料，通过开环聚合反应形成环氧化聚酯，然后将其与异氰酸酯（Isocyanate）基团在催化剂的作用下进行聚氨酯化学反应得到BDPU。
此外，还可以利用天然生物聚合物如淀粉、酪蛋白、明胶等来制备BDPU，也可以通过共聚反应或交联反应来获得BDPU。
3.生物基可降解聚氨酯的功能化改性为了实现BDPU在不同医学领域的应用，研究人员通过对BDPU进行功能化改性，使其具有更广泛的应用性能。
目前，常用的功能化改性方法包括控制聚氨酯链的长度和分子量、加入胶原蛋白等生物大分子、添加多肽链等生物活性物质、引入磁性基团、光敏基团以及化学修饰等方法。
4.生物基可降解聚氨酯在医学应用中的研究进展4.1 纤维组织修复BDPU作为一种生物可降解材料，具有较好的生物相容性和可调控性，已经应用于人类组织工程和修复医学领域。
可降解材料在吸管方面的应用研究进展
可降解材料在吸管方面的应用研究进展摘要：在全球经济的大发展下，人们对改善环境的诉求越来越强烈,使用生物降解材料被认为是解决"白色污染"最有效的方案。
从我国的双碳战略目标来看,使用可降解材料也可以有效减少温室气体排放。
在此背景下,本文总结了生物可降解吸管的生产技术现状，综述了可降解材料在吸管方面的应用研究进展，对相关产业发展提出了建议。
关键词：可降解；吸管；聚乳酸引言：2020年初，国家发展改革委和生态环境部发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，要求全国范围餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管，这意味着餐饮业不可降解吸管要停用，需要寻找新材料吸管替代市场。
但目前市场上的生物可降解吸管在耐热性、力学强度、加工性能等方面还存在不足，并且价格较高。
据有关报道可知，仅2019年中国的餐饮业吸管使用量达到了400多亿根（吸管的成本为0.03元/根），如果采用PLA等生物基原料，成本将达到0.10元／根，因此，如何提高生物可降解吸管的使用性能同时降低材料成本也是研发的热点话题。
下文通过对近年来可降解材料在吸管方面的应用研究进展分析，希望能给行业提供参考。
一、生物可降解吸管生产技术现状目前市面上常用的习惯分为纸吸管和改性降解塑料吸管两类。
纸吸管吸水性太好，但不能长时间在较热液体使用；改性降解塑料吸管可以长时间在较热液体中使用，但由于其价格高，使用过程中也会出现韧性不足、刚度不够等问题，急需要新的材料添加改良更优。
在常用的众多可降解材料中，由于PLA具有好的光泽度、好的生物相容性、阻隔性能强以及生物可降解性优良等特点，被用于可降解吸管领域；但PLA也有比较明显的缺陷，主要是耐热性差、缺乏柔性、弹性不足。
当热软化温度在70℃以下制成吸管后，其降解容易变脆，在较热液体中无法使用。
PBAT的分子链段具备长链脂肪烃的柔性和芳环的刚性，因此其具有较优的柔韧性，但是强度不不够；而PBS耐热性和柔韧性比较好，但是刚性不足；PHA共聚物则具有较好的柔韧性和热稳定性以及加工性能良好，但是成本太高［1］。
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可降解材料的研究进展与部分应用
生物工程2009级1班历敏06092847
摘要：本文在于介绍几种可降解材料的目前研究状况和批量使用的现状和展望，其中包括可降解的金属材料和可降解生物材料等。
具体有生物可降解镁合金、生物可降解材料聚乳酸、天然高分子可降解材料等。
关键词：生物可降解镁合金、可降解聚乳酸、天然高分子可降解材料
正文：随着科技的发展和人民群众对物质需求量的增长，基于环保问题的各种思考，能耗大、利用率低、讲解困难的材料逐渐被摒弃。
与此同时，各种可降解材料逐渐被研究并投入市场。
1.可降解金属材料，以金属镁为例
生物体内可降解吸收材料是生物材料发展的重要方向，由于金属材料具有较好的强度和塑韧性，因此金属基可降解吸收材料具有重要的临床应用价值。
镁是所有金属材料中生物力学性能与人体骨最接近的金属材料，具有理想的生物力学相容性，因此，镁合金作为可降解生物材料具有巨大的应用潜力。
（1）镁作为生物材料的优点
Mg是一种非常轻的金属，它的密度是1．74 g／em。
在所有的金属结构材料中密度最小，与人体骨的密度接近。
镁的断裂韧性比陶瓷生物材料羟基磷灰石要高，而其弹性模量和抗压屈服强度比其它金属植入材料更接近人体骨，是与骨具有最好的生物力学相容性的金属材料。
（2）镁合金在生物植入材料领域的近期研究进展
目前，镁合金作为可降解生物材料研究领域进展最大的是在可吸收镁合金心血管支架方面。
镁合金支架在植入初期可对病变血管产生支撑作用，防止病变血管发生负性重构。
随着病变血管周围环境的改善及血管结构重塑的完成，血管壁内的镁合金支架可缓慢腐蚀，直至完全降解，从而可以避免在植入后期，支架对血管壁的刺激而导致的内膜增生及再狭窄发生。
镁合金支架的降解性能除对普通心血管病人具有良好的治疗效果外，对患有先天性心血管疾病的婴儿、青少年等尤其具有重要的治疗意义。
此外，利用镁合金的可降解性和具有引导骨细胞生长的特性，有研究者尝试将镁合金制成多孔状材料，研究多孔镁合金作为骨组织工程支架的可行性。
结果表明，镁的降解对其周围的骨组织不会造成任何伤害，且越是靠近植入物，骨细胞的增殖就越为明显。
尽管镁合金作为生物可吸收骨科内植物材料有着诱人的应用前景，然而研究人员在研究过程中发现一般商用镁合金存在腐蚀速度过快的问题，特别是目前绝大部分商用镁合金在含cl一介质中呈现严重的局部腐蚀(点腐蚀)而不是临床上需要的均匀腐蚀，只有实现均匀降解腐蚀，未来做成的医疗器械的服役寿命才可预测，进而可通过尺寸设计结合可降解涂层等实现降解行为可调控。
因此，改善镁合金本身的耐腐蚀性能(特别是均匀腐蚀性能)以及完善表面改性技术成为镁合金在骨科内植物材料料领域应用的关键。
2、生物可降解材料聚乳
为了解决合成树脂和纤维不易被环境分解的问题，人们已经开始研究出各种可生物降解的合成树脂和纤维，聚乳酸(PLA) 就是其中一种研究较多而且性能较好的高分子材料。
PLA 合成材料是一种具有优良的生物相容性、可生物降解性和生物可吸收性的物质。
PLA 是一种热塑性生物可降解脂肪族聚酯，是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为主要原料，经过酶分解得到葡萄糖，再经过乳酸菌发酵后变成乳酸，最后经过化学合成得到高纯度的聚乳酸。
聚乳酸制品废弃后在土壤或水中，3O天内会自动在微生物、水、酸和碱的作用下彻底地分解成为二氧化碳和水，最后在太阳光的照射作用下，它们又会分解成为淀粉的起始原料，不仅不会对环境造成污染，而且还是一种完全自然循环型的可生物降解材料。
聚乳酸材料有着勿庸置疑的优点，如良好的可降解性、生物相容性等，聚乳酸必然有着广阔的研究和应用前景，但它的缺点大大地阻碍了它的实际应用。
针对聚乳酸材料的这些缺陷，今后的研
究工作可以从以下几方面展开：(1)简化和缩短工艺流程，降低聚乳酸材料的成本；(2)开阔思路，尝试用新方法对聚乳酸进行改性：(3)提高聚合物的强度及解决植入后期反应和并发症等方面的问题；(4)在药物控释上用于其他多肽、蛋白、疫苗及基因药物等有着良好的前景。
3、天然高分子可降解材料
天然高分子材料具有良好的降解性、透气性、安全性、经济性，大多数都能制成完全可生物降解材料，已成为材料科学发展的热点方向。
在自然界中含有大量的纤维素、木质素、淀粉、甲壳素和壳聚糖、各种动植物蛋白质等天然高分子，可以通过改性制成可生物降解的新材料，在该领域的基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法规的压力共同作用下已孵化出这一新兴工业。
纤维素、淀粉、甲壳素、蛋白质等天然高分子在自然界中资源丰富，这类自然生长、自然分解的产物可以说是完全无毒，但是由于这些分子中大部分含有大量羟基及其他极性基团，易形成分子内和分子间氢键，从而难以溶解和熔融加工；同时也缺乏优良的耐水性和柔韧性，因此现在工业用材料的种类却很少，这些缺点大大限制了其在材料领域的应用。
现在一般将其和化学试剂反应，合成生物可降解高分子材料，掺混制成高分子合金，或对其进行改进，使其具有可加工性。
解决天然高分子的溶解和熔融问题是天然高分子材料改性的关键，主要是如何破坏分子内和分子间氢键，使这些大分子链可以产生移动而且易于弯曲l3j。
对于天然高分子材料的改性主要采用物理的和化学的方法，常用的方法包括衍生化法、接枝共聚法、物理共混等。
天然高分子可降解材料的发展任重而道远。
目前天然高分子可降解材料的开发与应用存在的主要问题是：(1)产品价格高；(2)产品性能和用途的限制；(3)使用性能与传统材料相比还不尽人意。
但我们相信随着石油资源的日益枯竭、环保意识的不断增强和环保法规的进一步完善，天然高分子可降解材料市场仍将迅速增长，尤其是在塑料薄膜、包装材料、医用材料等领域的应用，具有很广阔的前景。
结束语：
参考文献：
①袁广银，张佳，丁文江《可降解医用镁基生物材料的研究进展》中国材料进展第30卷
第2期 2011年2月
②王剑峰《生物可降解材料聚乳酸的研究进展》化学工程与装备 2010年第7期
③何乐陈复生刘伯业孙倩《天然高分子可降解材料的研究与发展》化工新型材料 2011年5月第39卷第5期。