生物基高分子材料ppt课件
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生物基高分子材料
促进可持续发展
生物基高分子材料的应用有助于实现 可持续发展目标，推动绿色低碳经济 的发展。
04
生物基高分子材料的性能优化 与改性
生物基高分子材料的共混改性
共混改性是通过将两种或多种聚合物混合，以达到改善单一聚合物性能的目的。对于生物基高分子材料，共混改性可以改善 其加工性能、力学性能、热性能和阻隔性能等。例如，将生物基聚合物与可降解聚合物共混，可以提高其降解性能和环境适 应性。
生物基高分子材料的性能特点
可降解性
生物基高分子材料在一定的环境条件下可以发生降解，减少对环境的 污染。
生物相容性
部分生物基高分子材料具有良好的生物相容性，可用于医疗、制药等 领域。
力学性能
生物基高分子材料的力学性能取决于其结构和制备工艺，部分材料具 有较好的强度、韧性和耐磨性。
热性能
生物基高分子材料的热稳定性、耐热性等性能取决于其分子结构和制 备工艺，部分材料可在一定温度下使用。
分类
根据原料来源和制备工艺的不同，生 物基高分子材料可分为天然生物基高 分子材料和人工生物基高分子材料。
生物基高分子的来源与制备
来源
生物基高分子的原料主要来自可再生生物质资源，如淀粉、纤维素、木质素、单细胞蛋白等。
制备
生物基高分子的制备方法主要包括生物发酵、酶催化、化学合成等。其中，生物发酵和酶催化是利用 生物技术制备生物基高分子的主要方法，而化学合成则是通过化学反应将生物质资源转化为高分子材 料。
THANKS。
共混改性常用的方法包括机械共混、溶液共混和熔融共混等。通过选择合适的共混方法和条件，可以控制生物基高分子材料 的相态结构和分散状态，进一步优化其性能。
生物基高分子材料的填充增强
填充增强是通过在聚合物中添加固体填料或纤维，以提高其 力学性能、热性能、阻隔性能和降低成本的方法。对于生物 基高分子材料，填充增强可以进一步增加其生物质含量，降 低生产成本，并提高其应用性能。
生物基高分子材料的应用有助于实现 可持续发展目标，推动绿色低碳经济 的发展。
04
生物基高分子材料的性能优化 与改性
生物基高分子材料的共混改性
共混改性是通过将两种或多种聚合物混合，以达到改善单一聚合物性能的目的。对于生物基高分子材料，共混改性可以改善 其加工性能、力学性能、热性能和阻隔性能等。例如，将生物基聚合物与可降解聚合物共混，可以提高其降解性能和环境适 应性。
生物基高分子材料的性能特点
可降解性
生物基高分子材料在一定的环境条件下可以发生降解，减少对环境的 污染。
生物相容性
部分生物基高分子材料具有良好的生物相容性，可用于医疗、制药等 领域。
力学性能
生物基高分子材料的力学性能取决于其结构和制备工艺，部分材料具 有较好的强度、韧性和耐磨性。
热性能
生物基高分子材料的热稳定性、耐热性等性能取决于其分子结构和制 备工艺，部分材料可在一定温度下使用。
分类
根据原料来源和制备工艺的不同，生 物基高分子材料可分为天然生物基高 分子材料和人工生物基高分子材料。
生物基高分子的来源与制备
来源
生物基高分子的原料主要来自可再生生物质资源，如淀粉、纤维素、木质素、单细胞蛋白等。
制备
生物基高分子的制备方法主要包括生物发酵、酶催化、化学合成等。其中，生物发酵和酶催化是利用 生物技术制备生物基高分子的主要方法，而化学合成则是通过化学反应将生物质资源转化为高分子材 料。
THANKS。
共混改性常用的方法包括机械共混、溶液共混和熔融共混等。通过选择合适的共混方法和条件，可以控制生物基高分子材料 的相态结构和分散状态，进一步优化其性能。
生物基高分子材料的填充增强
填充增强是通过在聚合物中添加固体填料或纤维，以提高其 力学性能、热性能、阻隔性能和降低成本的方法。对于生物 基高分子材料，填充增强可以进一步增加其生物质含量，降 低生产成本，并提高其应用性能。
生物医学高分子材料课件PPT课件
的细胞壁中。在自然界中，甲壳质的年生物合成量约100亿吨，
是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类可充分利用
的巨大自然资源宝库。
第14页/共59页
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2.甲壳素的研究开发现状
• 甲壳质及其衍生物工业正在崛起，研究开 发正方兴未艾。
• 从20世纪80年代以来，美国和日本等国都 已经投入了大量人力、物力进行这方面的开 发与研究。
含量不能超标。 • 2.医用高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。 • 3.对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。
第13页/共59页
三．主要生物可降解纤维材料
•（一）甲壳素类纤维
• 1．甲壳素的存在
•
甲壳质（chitin）又名几丁质、甲壳素、壳多糖，广泛存
在于节足动物（蜘蛛类、甲壳类）的翅膀或外壳及真菌和藻类
• 我国的甲壳质资源极其丰富，而且曾是研 究开发甲壳质制品较早的国家之一。早在 1958年，就对甲壳质的性能及生产进行过研 究，并用于纺织染整上作上浆剂。进入20世 纪80年代后期，甲壳质资源的开发利用引起 了一些科研院所的重视，并开始了在医疗和
第16页/共59页
3.甲壳质及壳聚糖的生物活性
• 1) 抗菌、杀菌作用
•
• （3） 农业领域
第22页/共59页
6．甲壳素类纤维的制备技术
1) 甲壳素类纤维纺丝原液的制备
▪ 以壳聚糖为原料时，多选用5%以下的醋酸水 溶液作为溶剂。
▪ 甲壳素纺丝原液的制备多采用溶解性能优异的 有机溶剂,加适当的氯化锂助溶。
2) 甲壳素类纤维的成型
▪ 制备甲壳素类纤维可采用干法纺丝、湿法纺丝 和干-湿法纺丝等不同的成型工艺 。
生物医学高分子材料课件
化学法
利用化学反应将药物与高 分子材料结合，如接枝共 聚法、药物嵌入聚合物网 络法等。
生物法
利用生物分子和生物过程 将药物与高分子材料结合 ，如抗体偶联法、基因载 体法等。
高分子药物载体的性能评价
安全性评价
主要包括急性毒性试验、长期毒 性试验、致畸致癌性试验等，以 确保药物载体对人体的安全性。
有效性评价
生物医学高分子 材料课件
汇报人： 日期:
目录
• 生物医学高分子材料概述 • 生物相容性高分子材料 • 生物降解性高分子材料 • 高分子药物载体 • 高分子组织工程支架材料 • 研究展望与挑战
01
生物医学高分子材料概述
定义与分类
生物医学高分子材料
指用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官的材料。
分类
根据应用部位和功能，可分为生物惰性、生物活性、生物降 解和生物相容性高分子材料。
生物医学高分子材料的特性
生物惰性
指在体内稳定，不发生化学反应，无毒无害 。
生物降解
在体内可被分解为小分子，无害化排出体外 。
生物活性
具有诱发机体免疫反应的能力。
生物相容性
与人体组织相容，无排异反应。
生物医学高分子材料的应用
生物活性评价
检测支架材料是否具有促进 细胞生长和分化的生物活性 。
安全性评价
对支架材料进行安全性评估 ，包括急性毒性、慢性毒性 、致敏性等。
06
研究展望与挑战
新材料设计及制备技术展望
发展新的聚合反应
01
研究新的聚合反应，如活性聚合、基团转移聚合等，以实现高
分子材料的精确控制合成。
纳米技术和3D打印
骨骼系统
用于制作人工关节、骨板、骨 钉等。
第九章_生物医用高分子材料97页PPT
19.11.2019
材料
• 1960s 可生物降解聚合物，如： Polylactide(PLA)
• 1970-80s 隐形眼镜（Contact lens），药物 控制释放(drug controlled release)
• 1990s- 聚合物在生物医用材料中的占有率 超过一半
19.11.2019
19.11.2019
材料
• 通常，当人体的表皮受到损伤时，流出的血液会 自动凝固，称为血栓。
• 血液相容性指材料在体内与血液接触后不发生凝 血、溶血现象，不形成血栓。
• 实际上，血液在受到下列因素影响时，都可能发 生血栓：① 血管壁特性与状态发生变化；② 血液 的性质发生变化；③ 血液的流动状态发生变化。
• 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
• 肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
• ……
19.11.2019
材料
3. History of polymeric biomaterials
1943年 1949年
赛璐珞薄膜开始用于血液透析 美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章 中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关 节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床 应用情况。50年代，有机硅聚合物被用于医学领 域，使人工器官的应用范围大大扩大，包括器官替 代和整容等许多方面。
OHNH2
NN
SO3H
SO3H
材料
⑤材料表面伪内膜化
人们发现，大部分高分子材料的表面容易沉渍 血纤蛋白而凝血。如果有意将某些高分子的表面制 成纤维林立状态，当血液流过这种粗糙的表面时， 迅速形成稳定的凝固血栓膜，但不扩展成血栓，然 后诱导出血管内皮细胞。这样就相当于在材料表面 上覆盖了一层光滑的生物层—伪内膜。这种伪内膜 与人体心脏和血管一样，具有光滑的表面，从而达 到永久性的抗血栓。
高分子和生物体系的相互作用PPT课件
工程等领域。
02
生物体系简介
生物体系的定义
01
生物体系是指由生物分子、细胞 、组织、器官等组成的复杂系统 ，具有生命活动和自我复制的能 力。
02
生物体系是高分子物质构成的， 高分子物质在生物体系中发挥着 重要的作用。
生物体系的组成
生物体系主要由细胞、组织、器官等 组成，其中细胞是生物体系的基本单 位。
的载体，提高成像效果和分辨率。
在环保领域的应用前景
污水处理
高分子材料可以用于吸附和分离水中的有害物质，提高水质。
土壤修复
利用高分子材料对重金属离子等进行吸附和固定，降低土壤污染。
环保材料
高分子材料可以用于生产可降解的包装材料、农用薄膜等环保产 品，减少白色污染。
在新材料开发领域的应用前景
功能材料
高分子材料的特性
01
02
03
04
良好的加工性能
高分子材料可以通过各种加工 技术进行成型和加工，如注塑
、挤出、压延等。
优良的物理性能
高分子材料具有优良的力学性 能、电性能、热性能和耐化学
腐蚀性能等。
良好的化学稳定性
高分子材料通常不易与其他物 质发生化学反应，具有较好的
化学稳定性。
生物相容性
部分高分子材料具有良好的生 物相容性，可用于医疗、生物
细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组 成，具有多种功能，如代谢、生长、 繁殖等。
生物体系的特性
生物体系具有自我复制的能力，能够通过DNA的复制和蛋白质的合成来繁殖后代。 生物体系具有新陈代谢的能力，能够通过摄取外界物质和能量来维持自身生命活动。
生物体系具有应激性和适应性，能够对外界环境变化做出反应并适应环境变化。
02
生物体系简介
生物体系的定义
01
生物体系是指由生物分子、细胞 、组织、器官等组成的复杂系统 ，具有生命活动和自我复制的能 力。
02
生物体系是高分子物质构成的， 高分子物质在生物体系中发挥着 重要的作用。
生物体系的组成
生物体系主要由细胞、组织、器官等 组成，其中细胞是生物体系的基本单 位。
的载体，提高成像效果和分辨率。
在环保领域的应用前景
污水处理
高分子材料可以用于吸附和分离水中的有害物质，提高水质。
土壤修复
利用高分子材料对重金属离子等进行吸附和固定，降低土壤污染。
环保材料
高分子材料可以用于生产可降解的包装材料、农用薄膜等环保产 品，减少白色污染。
在新材料开发领域的应用前景
功能材料
高分子材料的特性
01
02
03
04
良好的加工性能
高分子材料可以通过各种加工 技术进行成型和加工，如注塑
、挤出、压延等。
优良的物理性能
高分子材料具有优良的力学性 能、电性能、热性能和耐化学
腐蚀性能等。
良好的化学稳定性
高分子材料通常不易与其他物 质发生化学反应，具有较好的
化学稳定性。
生物相容性
部分高分子材料具有良好的生 物相容性，可用于医疗、生物
细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组 成，具有多种功能，如代谢、生长、 繁殖等。
生物体系的特性
生物体系具有自我复制的能力，能够通过DNA的复制和蛋白质的合成来繁殖后代。 生物体系具有新陈代谢的能力，能够通过摄取外界物质和能量来维持自身生命活动。
生物体系具有应激性和适应性，能够对外界环境变化做出反应并适应环境变化。
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人教版】
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人 教版】 优秀课 件（实 用教材 ）
【小结】1．功能高分子材料与复合 材料的概念、性能及应用
材料 名称
功能高分子材料
既具有传统高分子
概
念
材料的机械性能， 又具有某些特殊功
能的高分子材料
不同的功能高分子
性 能 材料，具有不同的
特征性质
应
用
用于制作高分子分 离膜、人体器官等
为（C ）
A.高分子的结构是长链状的 B.高分子间相互作用的分子间力较强 C.高分子化合物链里的原子是以共价键结合 的 D.高分子链之间发生了缠绕
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人 教版】 优秀课 件（实 用教材 ）
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人 教版】 优秀课 件（实 用教材 ）
高 化学功 如反应性高分子、离子交换树脂、高
分 能高分 分子分离膜。鳌合高分子、高分子催
子 子材料 化剂、高分子试剂及人工脏器等。
材 料
生物功能高分子材料 如生物高分子模拟酶
医用高分子材料 高分子药物、人工骨材料
高分子分离膜
材料 探寻功能高分子材料时应考虑的问题：
1）具有什么样的主链？——单体
第三节 功能高分子材料
1、了解功能高分子材料的结构特点和重要性能； 掌握合成功能高分子的原理。
2、学习重点： 功能高分子材料的代表物的结构特点和重要性能
在高分子链上接上带有具有
某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、医
学等方面具有特殊功能的高分子材料。
功 能
物理功 能高分 子材料
如导电高分子、高分子半导体。光导 电高分子、压电及热电高分子、磁性 高分子、光功能高分子、液晶高分子 和信息高分子材料等
《高分子材料》PPT【人教版】1
《高分子材料》PPT【人教版】1优秀 课件（ 实用教 材）
天然橡胶 《高分子材料》PPT【人教版】1优秀课件（实用教材）
（异戊二烯）
（顺式聚异戊二烯）
硫磺硫化剂
天然橡胶——线型
网状体型
橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大
《高分子材料》PPT【人教版】1优秀 课件（ 实用教 材）
科学视野 《高分子材料》PPT【人教版】1优秀课件（实用教材）
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《高分子材料》PPT【人教版】1优秀 课件（ 实用教 材）
丙纶 氯纶
三、合成橡胶 《高分子材料》PPT【人教版】1优秀课件（实用教材）
阅读与交流（P110-111)
1、什么是顺丁橡胶？ 橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响？
2、天然橡胶有几种？ 它们的结构有何不同？
《高分子材料》PPT【人教版】1优秀 课件（ 实用教 材）
新课标人教版高中化学课件 选修5 有机化学基础
第五章 进入合成有机高分子 化合物的时代
第二节 应用广泛的高分子材料
第2课时
如果服装面料是由一种纤维材料制成的， 则用“纯X”或“100％X”来表示。如“纯 棉”“纯毛”或“100％棉”“100％毛”； 如果服装是由两种或两种以上的纤维制成
的，标签上应注明每种纤维种类的含量， 如“涤纶20％棉80％”等。
二、合成纤维
阅读与交流（P109)
•
1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维？
•
2、合成纤维的分类及优缺点？如何加以改善？
天然橡胶 《高分子材料》PPT【人教版】1优秀课件（实用教材）
（异戊二烯）
（顺式聚异戊二烯）
硫磺硫化剂
天然橡胶——线型
网状体型
橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大
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科学视野 《高分子材料》PPT【人教版】1优秀课件（实用教材）
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丙纶 氯纶
三、合成橡胶 《高分子材料》PPT【人教版】1优秀课件（实用教材）
阅读与交流（P110-111)
1、什么是顺丁橡胶？ 橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响？
2、天然橡胶有几种？ 它们的结构有何不同？
《高分子材料》PPT【人教版】1优秀 课件（ 实用教 材）
新课标人教版高中化学课件 选修5 有机化学基础
第五章 进入合成有机高分子 化合物的时代
第二节 应用广泛的高分子材料
第2课时
如果服装面料是由一种纤维材料制成的， 则用“纯X”或“100％X”来表示。如“纯 棉”“纯毛”或“100％棉”“100％毛”； 如果服装是由两种或两种以上的纤维制成
的，标签上应注明每种纤维种类的含量， 如“涤纶20％棉80％”等。
二、合成纤维
阅读与交流（P109)
•
1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维？
•
2、合成纤维的分类及优缺点？如何加以改善？
生物基高分子材料
生物基高分子材料
生物基高分子材料是一种以碳水素链或其类似物为基础的可加工的材料，它的特点是与所处的环境紧密相连。
这类材料的应用广泛，包括家居工业、医药和医疗设备、影音传媒、服装和时尚等。
例如，加工成编织物、面料或衣物的棉、麻、天然纤维及人造纤维都可被视为生物基高分子材料。
它们的结构可通过物理、化学和生物技术来控制，可以根据需要改变它们的性能和功能。
对这些材料的优化可以改善其外部特性以及抗化学性，促进它们所应用的各个领域的发展。
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塑料：2010年成为世界第一大生产和消费国。2011年表观消 费量达7400万吨（进口35%）。
表观消费
生产 进口
11
.
面对挑战，高分子材料如何做贡献？
人类面临的挑战：资源（水、能源等）、粮食、医疗与健康 等等。
能源：世界70亿人，12亿人在发达国家，目前40亿人在搞工 业化。世界人均消费石油17桶/年，美国30桶，中国3桶多。 按照西方过去的发展模式，世界石油需求会增加很快，无法 满足。
.
生物基塑胶材料研发
木塑复合材料（Wood-plastic Composites，简称WPC）是以植物纤维为主要原料，与塑料合成的一种复合材料。是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合 材料，主要以废旧塑料和树枝树杈、稻壳、农业秸秆等植物纤维为原材料，制成的产品广泛用于包装、园林、运输、建筑、家装、车船内饰等场所。其融 合了“木”与“塑”的双重优点，具有环保、防水、耐腐、防虫、阻燃、可循环利用等多项优势，是一种极具发展前途的“低碳、绿色、可循环”材料。
4
.
高分子材料在日常生产中发挥了重要作用
5
.
塑料是汽车工业的重要原材料
目前已占轿车总重量 的20％！
聚丙烯是汽 车塑料中用 量最大的品
种
40Kg/辆
6
.
塑料是汽车工业的重要原材料
7
汽车用塑料内饰件
.
3D打印技术
8
碳材料
.
富勒烯C60，Fullerene C60
碳纳米管，Carbon Nanotube
酶
17
.
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生物基高分子材料
韦尔奇：绿色可以赢利 （Green is green）
18
如何赢利
肥料
收获 植物
碾压
生物基复合材料
化学品
发酵 气化 其他
提炼
◎生物气、沼气、燃料 ◎生物塑料 ◎化学品
精炼
中间产物
生物油
燃料
甘油
◎燃料 ◎化学品 ◎涂料 ◎粘接剂 ◎发泡材料
◎食物 ◎洗涤用品 ◎化妆品
19
15
.
可再生天然高分 子材料总量每年 超过100万亿吨
纤维素 每年光合作 用产量1000
亿吨
>
有史以来人类所发 现石油资源总量
甲壳素 每年生物合
成量 100亿吨
淀粉 “取之不尽”
16
生物质
O2
光合作用
CO2 H2O
微生物合成 化学合成
微生物
消化
2008年4月16日
加工
生物可降解塑料
消化
微生物
降解
石墨烯，Graphene
9
石墨块，Graphite Block
我国高分子材料产业的发展
1、快速增长，产量和消费量均为世界第一
6000
图表标题
.
5000
4798
橡胶
4000
纤维
3000
3096.4
塑料
2000
1000 0
12.5 38.5 91.6 1981
33.8 167 283.7 1991
1981年三大合成材料产量 142万吨
必须创造新的发展模式，寻找新的替代能源。
为给新模式和新能源发展更充裕的时间，我们目前必须开发 节能技术（同时减排）。“未来30年最大的新能源就是节约 能源”。
高分子材料可以作出很大的贡献。
12
路在何方？材料创新
.
1. 隔热、保温材料（美国48% ✓Dupont, Executive vice president 能源，加热、制冷和照明） and Chief innovation officer.
石蜡，~12个重复单元
Wax = 12 units
n
聚Po乙lye烯thy，len~e 4=04000,000重0 u复nits单元 3
.
高分子材料
高分子材料主要包括塑料、橡胶和纤维三大材料， 还包括涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。
高分子材料体积消费量早已超过钢材。其中塑料 是消费量最大的高分子材料，2007年全世界共消 费2.6亿吨塑料，约是钢材体积消费量的1.5倍。
8. 高温橡胶
Division.
9. 电动汽车用材料
13
.
14
.
• 目前地球上每年通过光合作用产生的有机物大概 有2200亿吨。 • 多糖和蛋白质等均为化学纤维的重要原料。
天然蛋白质
大豆蛋白、蓖麻蛋白、玉米蛋白、花生蛋白等 牛奶蛋白、蚕丝蛋白、胶原蛋白等
天然多糖 纤维素、淀粉、甲壳素、海藻酸、木质素等
✓Eastman, Senior vice president and chief technology officer.
✓Styron, President and CEO.
✓Dow, Vice president, research and development, Advanced Materials
木塑复合材料制造工艺
木粉
塑料
.
木塑复合材料
挤出成型
木塑复合材料应用 木塑托盘、包装箱等包装制品 铺板、铺梁等仓储制品 室外栈道、凉亭、坐椅等城建用品 房屋、地板、建筑模板等建材用品 汽车内装饰、管材等其他产品
注塑成型 技术难点
木塑复合材料市场信息
工艺配方 加工工艺 改善复合界面相容性的方法 界面融合剂处理 木粉/木纤维表面进行预处理
我国木塑复合材料企业和产量的平均增长率已达20％以上
我国木塑复合材料的产量为20万吨
2009年底木塑复合材料产业链上的主流企业已达300多家
.
生物基高分子材料
叶海木 2013-10-24
1
.
内容
高分子材料 生物基高分子材料
2
什么是高分子？
在结构上由许多个实际或概念上的低分子量分子结构作为重复单元 组成的高分子量分子。其分子量通常在104 g/mol以上。
.
CH2 CH2 Ethylene 1 unit
汽油，4个重复单元
Gasoline = 4 units
2. 海水淡化的反渗透膜
✓Arkema, Vice president, research
3. 太阳能电池用材料
and de3velopment.
4. 克服“魔三角”的轮胎胎 面胶材料
5. 合成润滑油 6. 无双酚A的食品包装用塑料
材料
7. 生物基高分子材料
✓ExxonMobil, Global intermediates technology manager.
1211.6 780.4 104.9
2001
266.5 2011
10
2011年三大合成材料产量 8161万吨
.
我国高分子材料消费快速增长
合成纤维：早已是世界最大的生产和消费国。2011年，合成 纤维原料表观消费量3223万吨（进口45%）。
合成橡胶：从2009年开始成为世界最大的生产和消费国。 2011年消费382万吨（进口38%）。
表观消费
生产 进口
11
.
面对挑战，高分子材料如何做贡献？
人类面临的挑战：资源（水、能源等）、粮食、医疗与健康 等等。
能源：世界70亿人，12亿人在发达国家，目前40亿人在搞工 业化。世界人均消费石油17桶/年，美国30桶，中国3桶多。 按照西方过去的发展模式，世界石油需求会增加很快，无法 满足。
.
生物基塑胶材料研发
木塑复合材料（Wood-plastic Composites，简称WPC）是以植物纤维为主要原料，与塑料合成的一种复合材料。是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合 材料，主要以废旧塑料和树枝树杈、稻壳、农业秸秆等植物纤维为原材料，制成的产品广泛用于包装、园林、运输、建筑、家装、车船内饰等场所。其融 合了“木”与“塑”的双重优点，具有环保、防水、耐腐、防虫、阻燃、可循环利用等多项优势，是一种极具发展前途的“低碳、绿色、可循环”材料。
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高分子材料在日常生产中发挥了重要作用
5
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塑料是汽车工业的重要原材料
目前已占轿车总重量 的20％！
聚丙烯是汽 车塑料中用 量最大的品
种
40Kg/辆
6
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塑料是汽车工业的重要原材料
7
汽车用塑料内饰件
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3D打印技术
8
碳材料
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富勒烯C60，Fullerene C60
碳纳米管，Carbon Nanotube
酶
17
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.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生物基高分子材料
韦尔奇：绿色可以赢利 （Green is green）
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如何赢利
肥料
收获 植物
碾压
生物基复合材料
化学品
发酵 气化 其他
提炼
◎生物气、沼气、燃料 ◎生物塑料 ◎化学品
精炼
中间产物
生物油
燃料
甘油
◎燃料 ◎化学品 ◎涂料 ◎粘接剂 ◎发泡材料
◎食物 ◎洗涤用品 ◎化妆品
19
15
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可再生天然高分 子材料总量每年 超过100万亿吨
纤维素 每年光合作 用产量1000
亿吨
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有史以来人类所发 现石油资源总量
甲壳素 每年生物合
成量 100亿吨
淀粉 “取之不尽”
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生物质
O2
光合作用
CO2 H2O
微生物合成 化学合成
微生物
消化
2008年4月16日
加工
生物可降解塑料
消化
微生物
降解
石墨烯，Graphene
9
石墨块，Graphite Block
我国高分子材料产业的发展
1、快速增长，产量和消费量均为世界第一
6000
图表标题
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5000
4798
橡胶
4000
纤维
3000
3096.4
塑料
2000
1000 0
12.5 38.5 91.6 1981
33.8 167 283.7 1991
1981年三大合成材料产量 142万吨
必须创造新的发展模式，寻找新的替代能源。
为给新模式和新能源发展更充裕的时间，我们目前必须开发 节能技术（同时减排）。“未来30年最大的新能源就是节约 能源”。
高分子材料可以作出很大的贡献。
12
路在何方？材料创新
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1. 隔热、保温材料（美国48% ✓Dupont, Executive vice president 能源，加热、制冷和照明） and Chief innovation officer.
石蜡，~12个重复单元
Wax = 12 units
n
聚Po乙lye烯thy，len~e 4=04000,000重0 u复nits单元 3
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高分子材料
高分子材料主要包括塑料、橡胶和纤维三大材料， 还包括涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。
高分子材料体积消费量早已超过钢材。其中塑料 是消费量最大的高分子材料，2007年全世界共消 费2.6亿吨塑料，约是钢材体积消费量的1.5倍。
8. 高温橡胶
Division.
9. 电动汽车用材料
13
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14
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• 目前地球上每年通过光合作用产生的有机物大概 有2200亿吨。 • 多糖和蛋白质等均为化学纤维的重要原料。
天然蛋白质
大豆蛋白、蓖麻蛋白、玉米蛋白、花生蛋白等 牛奶蛋白、蚕丝蛋白、胶原蛋白等
天然多糖 纤维素、淀粉、甲壳素、海藻酸、木质素等
✓Eastman, Senior vice president and chief technology officer.
✓Styron, President and CEO.
✓Dow, Vice president, research and development, Advanced Materials
木塑复合材料制造工艺
木粉
塑料
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木塑复合材料
挤出成型
木塑复合材料应用 木塑托盘、包装箱等包装制品 铺板、铺梁等仓储制品 室外栈道、凉亭、坐椅等城建用品 房屋、地板、建筑模板等建材用品 汽车内装饰、管材等其他产品
注塑成型 技术难点
木塑复合材料市场信息
工艺配方 加工工艺 改善复合界面相容性的方法 界面融合剂处理 木粉/木纤维表面进行预处理
我国木塑复合材料企业和产量的平均增长率已达20％以上
我国木塑复合材料的产量为20万吨
2009年底木塑复合材料产业链上的主流企业已达300多家
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生物基高分子材料
叶海木 2013-10-24
1
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内容
高分子材料 生物基高分子材料
2
什么是高分子？
在结构上由许多个实际或概念上的低分子量分子结构作为重复单元 组成的高分子量分子。其分子量通常在104 g/mol以上。
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CH2 CH2 Ethylene 1 unit
汽油，4个重复单元
Gasoline = 4 units
2. 海水淡化的反渗透膜
✓Arkema, Vice president, research
3. 太阳能电池用材料
and de3velopment.
4. 克服“魔三角”的轮胎胎 面胶材料
5. 合成润滑油 6. 无双酚A的食品包装用塑料
材料
7. 生物基高分子材料
✓ExxonMobil, Global intermediates technology manager.
1211.6 780.4 104.9
2001
266.5 2011
10
2011年三大合成材料产量 8161万吨
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我国高分子材料消费快速增长
合成纤维：早已是世界最大的生产和消费国。2011年，合成 纤维原料表观消费量3223万吨（进口45%）。
合成橡胶：从2009年开始成为世界最大的生产和消费国。 2011年消费382万吨（进口38%）。