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《高分子材料的穩(wěn)定與降解 可生物降解的高分子材料》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、可生物降解的高分子材料一、生物降解高分子材料的定義指通過自然界微生物（細(xì)菌、真菌等）作用而發(fā)生降解的高分子。在生物或生物化學(xué)作用過程中或生物環(huán)境中，可發(fā)生降解的高分子。二、可生物降解聚合物的分類（1）按降解機(jī)理和破裂形式可分為：完全生物降解（Biodegradable）高分子材料:指在微生物的作用下，在一定時(shí)間內(nèi)完全分解為CO2和H2O的聚合物。如：聚羥基丁酸酯（PHB)、聚ε－己內(nèi)酯（PCL)生物破壞性（或崩壞性）（Biodestructibleorbiodisintegrable）高分子材料:指在微生物作用下，高分
2、子材料僅能被分解為散亂的碎片。如：淀粉添加的聚苯乙烯、聚烯烴等（2）從原料的組成和制作工藝可分為：微生物生產(chǎn)高分子材料：通過微生物發(fā)酵獲得的高分子材料，如：PHBPHBV合成高分子材料如：PLAPCL等天然高分子材料以纖維素、淀粉、甲殼素等天然物質(zhì)為原料合成的高分子材料。（3）按降解高分子材料的組成與結(jié)構(gòu)分摻混型:普通高分子材料中加入可降解或可促進(jìn)降解的物質(zhì)制得的降解高分子材料。結(jié)構(gòu)型：高分子材料本身具有降解結(jié)構(gòu)。Polymer酶Polymer水解、氧化分子鏈斷裂低分子量的碎片吸收、消化代謝CO2、H2O、生物量Pol
3、ymer表面張力、表面結(jié)構(gòu)、多孔性、溫度等環(huán)境的影響生物降解高分子降解機(jī)理聚合物生物降解取決于聚合物分子的大小、結(jié)構(gòu)微生物種類環(huán)境因素生物降解的作用方式生物的物理作用：由于生物細(xì)胞的增長而使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性的毀壞。生物的化學(xué)作用：微生物對聚合物的作用而產(chǎn)生新的物質(zhì)。酶的直接作用：微生物侵蝕部分導(dǎo)致材料分裂或氧化崩裂。聚合物生物降解是多種作用方式的協(xié)同作用微生物合成的高分子聚羥基丁酸酯（PHB)細(xì)菌和藻類的儲能產(chǎn)物，PHB的生成包括一系列酶的催化反應(yīng)：產(chǎn)生的PHB可通過一系列的逆酶反應(yīng)，產(chǎn)生的能量和產(chǎn)物為細(xì)胞所利用。192
4、5年，法國Pasteur研究所的Lemoigne從巨大芽孢桿菌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)PHB。上世紀(jì)80年代，ICI公司發(fā)現(xiàn)PHB的提取和純化方法，并用PHB制成薄膜，使得PHB的商業(yè)化生產(chǎn)成為可能。PHB的性質(zhì)脆性的高度結(jié)晶的不穩(wěn)定的材料平均結(jié)晶度80％上限工作溫度93℃PHB的加工窗非常窄耐化學(xué)性不佳ICI公司開發(fā)的產(chǎn)品BiopolΒ-羥基丁酸（HB)和β-羥基戊酸（HV)的共聚物（PHBV)，其中HV的摩爾分?jǐn)?shù)0～30％HV的引人改進(jìn)了PHB的許多性能結(jié)晶度降低聚合物的熔點(diǎn)降低聚合物的柔順性提高從而使共聚物斷裂延伸率、沖擊強(qiáng)度
5、提高，最大強(qiáng)度降低。HV含量高時(shí)，共聚物軟而韌，類似于PEHV含量中等時(shí)，共聚物有良好的韌性平衡，類似于PPHV含量低時(shí)，共聚物硬而脆，類似于不增塑的PVCPHBV能制成膜、瓶及注射模壓件，包裝、容器、醫(yī)療用品。目前此類聚合物推廣應(yīng)用的最大問題是價(jià)格問題。合成高分子材料聚乳酸（PLA)PLA的性質(zhì)結(jié)晶的剛性聚合物強(qiáng)度高耐水性差抗沖擊性較差相對分子量增大，PLA的力學(xué)強(qiáng)度提高但相對分子量增大，材料的降解速度也會變慢為了改善PLA的性能，采用與其他化合物共聚的方法改性，如：PGLA,PLA/PEG共聚物PLA可制成纖維、薄
6、膜、棒、螺栓、板和夾子，可用于食品包裝，紙涂層，快餐器具等，也可用在醫(yī)療用品上。聚ε－己內(nèi)酯（PCL)一種熱塑性聚酯，剛性與中密度PE相似。PCL可單獨(dú)使用，也可與其他單體共聚提高性能，或與其他材料共混使用。PCL可注射模壓、吹塑成型、熱成型。PCL可用作農(nóng)膜、藥物提供系統(tǒng)，農(nóng)藥、草藥、肥料的控制釋放系統(tǒng)。天然高分子材料纖維素基聚合物甲殼素基聚合物淀粉基聚合物A.天然高分子材料包括多糖類如：纖維素、淀粉、甲殼素；蛋白質(zhì)類如：毛、絲等；以及木質(zhì)素、單寧、樹皮等其它天然產(chǎn)物，可望由此制得有利于環(huán)境的結(jié)構(gòu)材料。缺點(diǎn)：其耐水性
7、、耐熱性、力學(xué)性能等與傳統(tǒng)高分子材料尚有較大差距。例；*甲殼素與殼聚糖纖維、薄膜具有良好的抗菌、消炎、止血等功能，可用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，同時(shí)具有良好的生物降解性能。*經(jīng)改性的淀粉可以加工成易降解的農(nóng)用薄膜、包裝材料等*纖維素－淀粉－殼聚糖系列生物降解膜，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、園藝中。淀粉基聚合物淀粉填充生物降解高分子材料淀粉與聚合物共混，如淀粉與PS,PE,PP等聚合物共混，可以制作農(nóng)膜和包裝材料。缺點(diǎn)：不能徹底降解淀粉接枝共聚降解高分子材料淀粉與不飽和單體如苯乙烯、乙烯、丙烯腈、丙烯酸等共聚而得的降解材料。如淀粉接枝丙烯酸甲酯
8、、苯乙烯等。缺點(diǎn)：共聚物與均聚物混合；加工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高淀粉基質(zhì)生物降解高分子材料以淀粉為主體，加入適量可降解添加劑來生產(chǎn)的完全生物降解的高分子材料。意大利Novamont公司的“Mater-Bi”PVA+淀粉（70％）美國Werner-Lamber公司的“Novon”支鏈（70％）＋直鏈淀粉（30%)或淀粉＋其他全降解添加
