可完全生物降解材料的应用进展随着高分子工业的迅速发展合成高分子材生物降解材料的降解形式大致有种料已在众多领域取代了传统的金属玻璃陶生物的物理作用由于生物细胞的增长使聚合物瓷木材等材料尤其在包装行业应用更为广组分水解电离质子化而发生机械性破坏泛高分子材料的出现虽然极大地方便了人们成低聚物碎片生物的化学作用微生物侵的生活但由于其质量轻体积大数量多难蚀后其细胞的增长而使聚合物产生新的物质以降解废弃后对环境污染的严重性已引起世界和酶的直接作用微生物各国环保组织科技界和社会公众的广泛的酶的本质是蛋白质而蛋白质是由种氨基酸关注地膜餐盒包装袋和一次性垃圾袋等所组成的氨基酸分子里除含有氨基和矮基外有造成的白色污染是继温室效应之后成为威的还含有经基或疏基等这些基团既可作为电子胁人类生存环境的新焦点因此可生物降解材供体也可作为氢受体它们能和材料分子或氧料的开发和应用作为解决白色污染最有效分子发生吸附作用这些带电质点构成了酶的催的途径已越来越引起人们的重视化活性中心使被吸附材料分子和氧分子的反应活化能降低从而加速了材料的生物降解反应生物降解材料的降解机理和特点生物降解材料具有以下特点可与垃圾一起处理也可制成堆肥回归大自然按美国定义’生物降解高分子材料是因降解而使其体积减小延长填埋场使用寿命指在细菌真菌藻类等自然界存在的微生物作不存在普通塑料需要焚烧的问题可抑制二用下能发生化学生物或物理作用而降解或分解嗯英等有害气体的排放可减少随意丢弃对的高分子材料野生动植物的危害储存运输方便只要保持干燥不需避光应用范围广不但可以成乳酸在土壤中微生物代谢作用下最终转变成用于农业和包装行业还可广泛用于医学领域和水不会给环境带来污染是化学公司于年开发的产生物降解材料的研究现状品年由美国公司实现商业化商品名为是在℃下由。己生物降解材料根据其降解机理和破坏形式内醋。催化剂作用下开环聚合而成的可以分为可完全生物降解材料和生物破坏性或一种热塑性聚醋其外观和中等密度聚乙烯类称崩解性料两种可完全生物降解材料在微似乳白色具有蜡质感熔点仅为℃当温度生物作用下于一定时间内能完全分解为和大于℃时聚合物分解成单体具有良好的水等小分子化合物而生物崩解性材料只是一部生物相容性和降解性其分子链柔顺加工工艺分受微生物作用分解为散乱碎片不能在自然界性优良比和有更好的疏水性在人体完全降解本文介绍的是可完全生物降解材料内外降解缓慢因而用其与共聚所可完全生物降解材料根据生产方法又可分为化得的共聚物不但可以改善后者的加工性能还可学合成型天然高分子型和微生物合成型种以控制前者在人体内外的降解速率还能支持真菌生长可用作微生物的碳源在泥土中会化学合成型慢慢降解个月可失重其降解的主要原化学合成型的生物降解材料大多是在分子结因归结为微生物对醋键的敏感性构中引入醋基的脂肪族聚醋其制备方法主要包是由乙醇酸聚合得到的具有最单结括缩合聚合和开环聚合但高分子量的聚醋只构单元的脂肪族聚醋的降解速度比和能通过开环聚合来合成都快尤其是其力学强度衰减很快因为缩聚反应受反应程一般条度和反应过程中产生的水的影响很难得到高分件下在组织内天后强度下降以上子量的产物目前已开发的主要产品有聚乳酸天后下降一或更多大量实验表明聚己内醋聚乙醇酸可在体内完全降解而无需特殊酶的参与且聚乙醇酸交醋聚丙醇酸交醋聚唬拍酸丁二醋降解后的产物可被体内吸收代谢最终通过尿液等和呼吸排出体外,,‘,最早由日本岛津公司和钟纺公司联合开发是一种性能极佳的生物降解材料属合成直天然高分子型链脂肪族聚醋通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到相对分子量较高的淀粉纤维素甲壳素蛋白质等天然高分而乳酸是一种在动植物和微生物体内常见子材料可用来制备生物降解材料这类物质在自的天然化合物极易自然分解其纤维具有优良然界中资源丰富可完全生物降解而且产物安的性能材料的降解机理目前仍不清楚但全无毒性因而日益受到重视许多人认为在自然界存在能使其降解的酶目美国认叭公司开发的支前对于其降解机理普遍认同的是先通过水链淀粉和直链淀粉制成的新型树脂生物降解和酶解使其分子链断裂成低聚物再通过微生解性能好可以替代农业和医药上的各种生物降物的代谢作用成为和水降解过程产生的酸解材料该公司生产的商品名为的生会对降解起催化作用,‘的结晶性对材料物降解材料以糊化淀粉为主要原料以水为的降解性能影响很大因此降低其结晶度有利于增塑剂加工而成淀粉含量高达以上在好加速其降解的降解速率随环境条件不同而氧和厌氧的情况下均可生物降解并且具有较好异一般土壤掩埋后一个月破碎一个月变的力学性能其强度可达到聚苯乙烯同类水平德国种研究所成功地改良了青豌豆品研制出直链含量很高的淀粉系聚合物形成的膜两者在相同分子量水平相可以直接用通容机械特性及透明性优良”生物降解性好显常的加工方法成型产品广泛应用得薄膜得到的膜透明柔软在水示出很好的工业实用性或潮湿土壤中可完全分解作为聚氯乙烯的替代日本四国工业技术研究所以纤生物降解材料的应用生物降解材料是世纪维素衍生物和脱乙酞基多糖复合其强度与聚乙烯膜相近采用流延法制两个月左右即年代后随着环境可完全降解最近许多国家在碱性条件下从甲能源等矛盾的突出而发展起来的新型材料可以壳质脱乙酸化得到壳聚糖列可分解制品膜材料由壳聚糖开发了一系部分代替通用塑料目前生物降解材料主要应如外科缝线人造皮肤缓释药用在环保和医学领域固定酶载体等天然高分子材料虽然具有完全生物降解性在环保领域的应用水域环境日本对水域环境中废弃的渔网但是它的热学的性能要求分子改性力学性能差不能满足工程材料因此目前的研究方向是通过天然高得到有使用价值的天然高分子降解材料渔船等进行了专门的调查年废渔网达万万废弃的渔万和微生物合成型微生物合成高分子聚合物是由生物发酵方法制得的一类材料多糖船万废弃的聚苯乙烯此后的几年还在大量增加万洲后两项年已分别达到这些废弃物不被重视危害性很大主要包括微生物聚醋和微生物因此生物降解材料在水域环境中的开发和应用尤其中以前者研究较多一研究发现目前可为重要用于合成微生物聚醋的细菌约有多种发酵底目前使用的渔网材料大体可分为尼龙物主要为的化合物聚乙烯和聚醋用量也最大等微生物合成型降解材料最典型的是经基丁酸和经基戊酸共聚物的使用历史最长的价格虽然较英国公司以丙高来但其强度大因此很受欢迎但队和在水近年酸和葡萄糖为底物发酵合成该物质并在的力域环境中无法完全降解开辟了新的途径造成了环境污染年实现商业化学性能好商品名为耐水性的出现为生物降解材料在这一领域的应用耐热性优良耐油性和气体屏障性也很好的生物降解性在好氧和厌氧条件下均显示良好最后分解为水域环境中使用的降解材料废弃后能在海和水。’在空气和洋中微生物分泌的酶的作用下化合物成为降解成为低分子净水中不会分解承担的是安全稳定的〔该化合物最终参与微生物的新陈代谢和水中国科学院微生物研究所与天津味精厂合作利用淀粉水解糖发酵生产聚经基丁酸中试生物降解性被列入国家九五攻关项目食品容器和包装行业在包装材料中器的用量非常大年底在北京通过了技术鉴定环境无任何污染其熔融温度为”有良好的对一次性使用的商品包装和容其分解产物可全部为生物利用一℃是一是造成白色污染的主要源种可完全分解的热塑性塑料体以上的聚乙烯醇〕目前使用间规头袋因此用生物降解材料制成的食品袋垃圾袋以及各种包装容器等备受青睐包装系聚合物与可完全生物降解材料的应用进展生物降解包装材料一般是将可降解的高分子降解能力显著增强“研制的淀粉聚合物加入到层压膜中或直接与层压材料共混成掺混膜在土壤中埋藏天后可被微生物降解在膜食品包装材料和容器一般要求能保证食品不国内北京塑料研究所用腐烂隔离氧气且材料无毒其中最具代表性的等作为基础原料并添加光降解剂制作出含有是与及其共聚物品名等多种化学物质的生物降解浓缩母料其物理性质与和相近且热封性良好经挤出吹塑制成厚度为的可控降解地用过后可生物降解或被焚烧两者的耗膜该地膜已在国内十几个省市的近百亩农使氧量仅相当于其光合作用放入大气的氧处理后用取得了较好的效果江西科学院应化所采用产生的即为光合作用摄入的全部量因此流延法制造的淀粉聚乙烯醇降解膜厚度可认为完全进入生物循环相对密度耐热温度℃用作降解地膜时在包装材料中研究较多的是利用淀粉纤与膜具有相似的保温性能”该地膜在接触维素甲壳素等天然高分子材料本身或经改性制壤一个月后膜上就有小孔出现一个月后成食品容器和包装塑料例如用聚膜降解为碎片合剂将直链淀粉重构化形成一种特殊的超分子农作物生长容器农作物生长容器用于播种和结构这种物质具有良好的加工性同时生物降移栽树苗花卉蔬菜以及盆景如果容器不用氨醋玉米淀生物降解材料在移栽之前必须将其去除解速度快英国公司开发的聚能使粉塑料性能特殊降解速度快淀粉添加量大农作物根系快速生长而且农作物裸根易受损能透气可以吹塑成薄膜广泛用于很难用机械栽插而生物降解性容器在栽种时保食品包装日本幸和工业株式会社开发的聚乙烯护了根系成活率高用这种方法种植和移栽可醇淀粉型生物降解塑料作为包装用的一次性缓以降低成本移栽季节延长成活率提高研究冲材料与普通聚苯乙烯缓冲材料相比其表观发现【’以为主要成分的农作物生长容器密度稍高遇水易溶解为水溶性材料高温在土壤中会发生明显的生物降解个月后失重高压情况下易收缩一年后失重约最近日本公司又成功地开发出适用生物降解材料还可作为草皮种植片堆肥用于发泡成型的高耐热性生物降解树脂该公司袋以及农用药物的控释材料来使用使用纳米级分子设计及化学修饰技术采用特殊的熔融混炼技术成功地开发出具有熔融张力在医学领域的应用抗硬化的开发的树脂耐热性超过℃〔‘’,医用材料不仅要有疗效更重要的是安全农业方面无毒无刺激性与人体有良好的生物相容性医用生物降解材料是指完成医疗功能后可被生理想的农用材料能与其他生物降解材料协同物体内的溶解酶分解而吸收生物降解材料已被作用从而转化为提高土质的材料生物降解材广泛用于外科手术缝合线人造皮肤骨固定材料在农业上主要用作农用地膜和农作物生长容料和体内药物缓释剂等器农用地膜农用可生物降解地膜在国内外都已外科手术缝合线经得到了广泛的开发和应用如汇”等人用不同浓度的溶液对和进行处理理想的缝合线应在体内有良好的适应性无用凝胶渗透色谱等观察膜的降解实验结毒无刺激性且在体内保持一定时间的强度后果表明经过碱处理的和在土壤中的能被组织吸收其缝合打结性能以及柔性等方面都应符合操作要求术缝合线是用甲壳素的目前大多数可吸收的手的玻璃化转变温度℃高于人体温度材料壳聚糖和制成植人后容易发脆后的强的机械强度仍有不足采用增强一般在一周内即可完全降解吸收一但在矫形可以克服这些缺点等用自增螺钉联合治外科中由于骨愈合的时间是个月甚至更长螺钉或其与自增强的例病人因此与骨相连的软组织的缝合线要求具有适宜的疗例功能评价为优其中’例仅用但目前降解速率这一要求用纺丝制成缝合线能很好地满足自增强的另外螺钉固定无一例失败还只被用作非承载骨的内固定物用含磷酸盐玻璃纤维增强的人造皮肤人的皮肤是一种再生能力很强的组织植人兔子体内后但大有生物组织学研究表明骨钉具有很好的耐药力面积烧伤则不能单靠自身皮肤或自体移植皮肤来其周围的炎症反应几乎没但仅在少量的试样中发现初期的异物反应随着时间的推移炎症现象逐步削弱愈合需要人造皮肤作为治疗过程中的一种暂时性的创面保护覆盖材料来帮助愈合伤用生物可降药物缓释剂药物进入人体后时解高分子材料制成的人造皮肤可应用于治疗烧换皮伤口包扎等场合现在大量商业用的在血液中必须达到一定浓人造皮肤有胶原蛋白甲壳素聚亮氨酸等酶度才能起生理活性作用血药浓度达到一定限度等开发了一种具有这种药物释放能力的生物合成伤口包扎材料阁催化生物降解材料用药处理过的伤口包扎材料是由海绵状混合层组会出现副作用而当血液中的药物被肌体代用谢排出体外后血药浓度下降则不具备药效生物降解高分子材料制作的药物缓释剂可使药成该层通过浸渍了硫酸庆大霉素的聚氨醋膜与物保持在人体内长期恒量释放乳酸己内醋共聚物物降解材料是癌症提高了疗效用衍生胶原复合层压成型体外实验显示其具有抑于药物缓释剂的生物降解聚合物有制细菌增长实验中减少细胞损伤的作用的植皮者在例临床甲壳素心脏病’胶原等这些生治疗效果优良高血压等患者长期服用药物的理想载体等采用作为制成骨固定材料医治骨折患者的传统方法是用金属合金材料载体通过丙酮水系统溶解转移的方法它莫西芬粒经体内释放试验表明器的形成这种选择性雌激素受体调节作为内固定物该方法具有许多缺陷如由于人将通过携带药物进入雌激素受体附近‘骨的刚性与金属刚性不匹配产生的应力会导致使骨折愈合迟而为乳腺癌患者带来治疗益处【面,在肿瘤治疗方内固定物下方的骨皮质吸收弱化,等利用乙交醋丙交醋共聚物制成微球缓金属内固定物在体内发生电解腐蚀产生金包裹质粒直接送达需药部位用于将药物属离子而导致局部组织发炎手术取出固定物料作骨内固定物好愈合后还需要二次有较好的抗原和靶向作用采用可生物降解的高分子材刚性与骨头相近可达到肿瘤免疫治疗的目的组织相容性且无需二次手术摘除结语在美方的资助下早在将初始强度达验年等将一的片用于猴的跺骨试应用目前可生物降解材料存在的主要问题是制成骨板和骨钉应用于狗的骨价格昂贵是通用塑料一倍不易推广折固定。但由于中的聚左旋乳酸天然高分子材料及其改性物没有热塑性多数加工困难产品强度不高还未完全达」一【」到实用阶段可生物降解材料更合理的工一艺配方准确的降解时控性用后降解的彻底性鲁江许静里哪华兴完全生物降解塑料的研究进展塑料以及回收利用步提高和完善科技一等技术还有待进一」唐赛珍杨惠娣降解塑料近期发展动向前景及存在问题国内外至今尚无统一认可的评价方法和评价现代塑料加工应用,标准一些可生物降解材料的最大问题是只贺爱军降解塑料的开发进展化工新型材料。。。能部分降解人工合成生物降解材料大多还存在」刘春等尸日在生产可降解塑料方面的应用及其微生物累积生产工艺复杂产品性能不稳定的缺陷虽然可的研究进展塑料工业。一生物降解材料还存在许多问题但我们相信随着【」陈分珍生物降解塑料新动向【国外塑料【」一一科学技术的进步降解性能的不断提高和公众环一一一保意识的增强可生物降解材料的应用必将越来。一丫一越广泛一【』一」一,参考文献一一【〕一一【〕【〕【胡玉洁天然高分子材料改性与应用北京化学工业出版社〕陈静胡伟东生物降解塑料的研究开发进展」化学与粘」一【』合〕杨其等生物降解塑料的开发与应用现代塑料加工应〕史铁钧等聚乳酸的性能合成方法及应用化工新型材用料门〕那天海等可生物降解聚合物的现状及生物降解性研究〔功】李萍等生物降解塑料的评价方法及其应用口天津化能高分子学报〕戈进杰生物降解高分子材料及其应用〕北京化学工业出版【艾合麦提玉紊甫等可生物降解材料聚己内醋在医学上的社应用进展国外医学生物学工程分册【」〕杨安乐等聚一己内醋的合成改性和应用进展【高分子通白雁斌等聚乳酸类医用生物降解材料的研究进展高分子报通报帝科纳推出用合金新牌号美国帝科纳公司最近推出液晶聚合物聚苯硫醚合金新牌号和据称新牌号具有和两种材料的优良性能包括拉伸强度弯曲强度和压缩模量均符合生产复杂形状电子电器和其他工业产品部件要求新牌号耐热性好符合无铅焊接表面组装工艺要求与纯相比合金新牌号和成型时注射压力低加工流动性好几乎不产生飞边薄壁制品强度高成型模具温度一℃而一般要求℃与纯相比新牌号悍接强度更高成型复杂形状的最终制品翘曲小刘工
