生物可降解高分子材料的发展现状与前景综述
浅谈高分子材料的现状和发展
![浅谈高分子材料的现状和发展](https://img.taocdn.com/s3/m/edeb433cb42acfc789eb172ded630b1c59ee9b38.png)
浅谈高分子材料的现状和发展摘要:本文就高分子材料的现状与发展进行了探讨。
高分子材料作为一类重要的工程材料,在各个领域具有广泛的应用前景。
本文分析了高分子材料在可持续发展、先进制造技术、生物医学等方面的最新进展,并强调了在材料性能、可降解性、可重复利用性等方面的创新需求。
主论点在于,高分子材料的发展方向应紧密围绕环保、高性能和多功能性,以满足不断变化的社会需求。
关键词:高分子材料,可持续发展,创新,环保,多功能性。
引言高分子材料,作为当今工程领域的关键探索方向,扮演着塑造未来的角色。
其在可持续性、先进制造和医学领域的前沿应用,正引领着科技与社会的互动。
然而,随着全球环境问题的日益突显,我们迫切需要将高分子材料的发展与环保紧密结合,以寻求更为可持续和创新的解决方案。
本文将深入探讨这一发展脉络,剖析其现状,并探讨其未来的多样化可能性,从而揭示高分子材料科学的无限魅力。
一、高分子材料在可持续发展中的挑战与机遇高分子材料的广泛应用为人类社会带来了繁荣,但也引发了环境和资源问题。
本文旨在深入探讨高分子材料在可持续发展中所面临的挑战和机遇,以期为构建更可持续的社会提供思路和建议。
高分子材料的大规模生产和使用导致塑料垃圾堆积、污染等环境问题。
例如,塑料微粒的存在对水生生物造成威胁,长期积累可引发生态危机。
另外,高分子材料生产过程消耗大量石化资源,导致能源浪费和二氧化碳排放,加剧全球暖化。
高分子材料的可降解性是可持续发展的重要方向,但可降解材料在性能上往往存在局限。
如何在保持高分子材料功能性的同时实现可降解性,成为技术研究和工程设计的难题。
例如,生物降解塑料需要在稳定性和可控性之间取得平衡,以确保在使用寿命内具备所需的性能。
高分子材料的可降解性为环境问题提供了解决思路。
开发生物基可降解材料、可降解包装等,有望减少塑料垃圾的产生和环境影响。
此外,高分子材料的循环利用也是可持续发展的重要途径。
推动塑料的再生利用、回收技术的创新,能有效减少资源消耗和环境压力。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/a30473062f3f5727a5e9856a561252d380eb202d.png)
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。
生物可降解材料技术的优势与发展前景
![生物可降解材料技术的优势与发展前景](https://img.taocdn.com/s3/m/0c637526793e0912a21614791711cc7931b778dd.png)
生物可降解材料技术的优势与发展前景随着环境保护意识的不断提升,生物可降解材料技术逐渐成为了全球研究的热点。
相较于传统的塑料材料,生物可降解材料不仅可以减少环境污染,还具有易于生物降解的优点,被越来越多的产业领域所应用。
本文将从生物可降解材料的定义、优势以及发展前景三个方面对该领域进行探讨。
一、生物可降解材料的定义生物可降解材料是指可以通过微生物代谢或其他自然降解的方式,在一定时间内转化为二氧化碳、水和天然物质的材料。
这种材料通常由天然高分子材料如淀粉、纤维素、胶原蛋白、天然橡胶等以及合成高分子材料如聚乳酸、聚己内酯等构成。
生物可降解材料广泛应用于塑料制品、医疗器械、食品包装等领域。
二、生物可降解材料的优势1、环保性传统塑料材料在生产和使用过程中会产生大量的有害废弃物,并且由于难以降解,污染环境的危害性极大。
而生物可降解材料的生产和降解过程都相对环保,不会产生过多的污染物,使得其具有更广阔的应用前景。
2、易于降解生物可降解材料通常是以天然高分子材料为基础制成,具有非常好的生物降解性能。
其可以在自然环境下通过微生物代谢或其他自然降解的方式进行分解,转化为二氧化碳、水和其他天然物质。
这种材料的降解速度比传统的塑料材料要快得多,有效缓解了环境污染问题。
3、可塑性强生物可降解材料的可塑性强,可以根据需要进行定制化生产。
其在生产过程中可以根据不同工艺技术来制定不同的生产规范,使得其在应用过程中更加符合实际需要。
4、健康安全生物可降解材料大多数是由天然物质构成制成,因此具有很好的健康安全性。
理论上,生物可降解材料的任何部分都可以被人体所吸收,从而避免了传统塑料材料在医疗、食品等领域带来的安全风险。
三、生物可降解材料的发展前景生物可降解材料技术的不断改进和完善,为其未来的发展提供了强有力的支持。
生物可降解材料在塑料制品、医疗器械、食品包装等领域都已经有了初步应用,但仍有一定的技术瓶颈需要克服。
首先,需要解决生产技术和生产成本的问题。
生物降解材料的发展与应用前景
![生物降解材料的发展与应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/6be19710443610661ed9ad51f01dc281e43a5650.png)
生物降解材料的发展与应用前景随着全球环保意识的不断升高,生态环境的保护问题成为了世界各国重要议题。
在这样的大背景下,降解性材料的发展显得格外重要。
生物降解材料是指能够在特定环境下被微生物分解的高分子材料,它们可以被生物体吸收并被环境所承受,是一种符合环保要求的高分子材料。
本文将从生物降解材料的发展史、优点、应用前景等方面详细探讨其发展与应用前景。
一、生物降解材料的发展历程生物降解材料的研究始于上世纪60年代,当时化学家们发现一些在自然条件下能够降解的高分子材料。
这些材料的降解依赖于微生物的作用,形成的降解产物为二氧化碳、水和生物质。
而在20世纪70年代,人们开始大规模生产塑料制品,但是这些塑料产品固然繁荣,但它们被大量使用后也不可避免地面临着清理和处理的问题,这时生物降解材料便成为了人们在环境保护方面的希望。
20世纪80年代,生物降解材料经过了技术的改进和完善,升级换代为新型的、可降解的高分子材料。
经过多年来的研究发现,生物降解材料具有一系列的环保特性,其中既有物理外形的优点,也有环境保护上对于自然环境、生态环境的民生福祉的重大贡献。
二、生物降解材料的优点1、环保性强生物降解材料大部分是由植物脂肪酸和以细菌、霉菌等为来源的生物性原料制成的,因此生物降解材料作为一种新型的合成材料具有很高的生物分解价值。
生物降解的方式是在自然环境下,易被微生物分解,不会对环境及人体产生有毒有害的影响,其产生的废弃物也会更容易被处理,为环境治理做出更大的贡献。
2、可再生性更佳生物降解材料与传统制造材料相比,具有很高的可再生性。
传统的高分子材料可能会在制备过程中使用石化原料,导致产生二氧化碳等有害气体,并且制造难度和管理难度都要大于生物降解材料,同时传统材料无法再生利用,而生物降解材料却可以重复利用,可以回收利用其降解产物来生产新产品,提高资源的利用率。
3、存在功能性特点生物降解材料自身除了较好的降解性外还具有其他特点,如良好的物理力学性能、热稳定性能、化学稳定性能和多级结构、多丝形态等的优异特性。
高分子材料的现状和发展
![高分子材料的现状和发展](https://img.taocdn.com/s3/m/9dcab3ae0875f46527d3240c844769eae009a3f3.png)
高分子材料的现状和发展高分子材料是一种由许多重复单元组成的大分子化合物,具有高分子量、高效能和多功能性的特点。
它们广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂和其他领域,已成为现代工业中不可或缺的材料之一。
随着科技的发展和人类对材料性能要求的不断提高,高分子材料的研究和应用也在不断深化和拓展。
本文将从高分子材料的现状和发展两方面进行探讨。
高分子材料的现状目前,高分子材料已成为现代工业的支柱之一,广泛应用于日常生活和各种工业领域。
在塑料方面,高分子材料可以根据不同的结构和性能要求,生产出各种类型的塑料制品,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等,满足了人们对于产品轻便、坚固、防水、隔热、绝缘等多种性能需求。
在橡胶方面,高分子材料被广泛运用于汽车轮胎、密封件、橡胶管等领域。
在纤维方面,高分子材料也被用于生产合成纤维,如聚酯纤维、聚酰胺纤维等,取代了传统的天然纤维,提高了纤维的强度和稳定性。
高分子材料还应用于涂料、粘合剂、包装材料等领域,其性能稳定、加工成形容易、成本低廉等优点,使得它在工业生产中得到了广泛的应用。
高分子材料的科研领域也在不断深化和发展。
随着纳米技术、生物技术、新能源技术等的兴起,高分子材料也得到了更多的关注和研究。
通过材料设计与改性,高分子材料的性能得到了极大的提升,如高强度纤维素材料、高导电高分子材料、高温高分子材料等的研究和应用不断取得突破。
生物可降解高分子材料也成为了近年来的研究热点,在环保和可持续发展的理念下,越来越多的生物可降解高分子材料被应用于生活用品、医疗器械等领域。
在未来,高分子材料的发展将呈现以下几个趋势:1.功能性高分子材料:随着人们对产品性能要求的不断提高,功能性高分子材料将成为未来发展的重点。
高强度、高韧性、高导电、高耐热、高阻燃等功能性高分子材料的研究和应用将继续受到关注,以满足各种特定领域的需求。
2.生物可降解高分子材料:在环保和可持续发展的理念下,生物可降解高分子材料将成为未来的发展趋势。
高分子材料发展趋势
![高分子材料发展趋势](https://img.taocdn.com/s3/m/f411f2e529ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2a94.png)
高分子材料发展趋势高分子材料是指由大量分子单元组成的材料。
它们通常具有较高的强度、体积稳定性及化学稳定性,同时也具有优异的电学、热学、光学等特性,被广泛应用于工业、医疗、电子、航空航天等领域。
然而,随着市场需求的演变和科技革新的推动,高分子材料的研发与应用也在持续发展。
1. 生物可降解高分子材料随着环保意识的不断提高,生物可降解高分子材料被广泛关注。
这种材料能够在自然环境中分解、吸收或降解,避免对环境造成污染。
生物可降解高分子材料可以应用于各种领域,如医疗、包装、农业、纺织以及环保等。
生物可降解高分子材料的开发和应用有望成为未来高分子材料领域的重要发展趋势。
2. 高性能技术高性能技术是目前高分子材料研发的热点领域之一。
高分子材料的许多特性如强度、硬度、抗氧化性、抗腐蚀性等都能够通过加入特殊的功能性成分来提高,如纳米材料、碳纤维、金属纳米颗粒、量子点等。
这些材料的加入可以使高分子材料具备更加独特的性能,如耐高温、超强韧性、抗医用酸碱、耐腐蚀等。
高性能技术的研究和应用将推动高分子材料的发展,拓宽其应用范围。
3. 功能性高分子材料功能性高分子材料是指在高分子材料中加入功能性物质,从而使材料具备更加广泛的应用功能。
已经涌现出很多新的应用,如可扩展和自修复材料、电磁屏蔽材料、传感器、药物控制释放材料等等。
功能性高分子材料的研究与应用,将适应未来多样化、个性化、环保化的社会需求。
4. 可塑性材料可塑性材料是广泛应用于现代工业的一类高分子材料。
这种材料具有可加工性强、成本低等特点。
随着3D打印、热塑成型等新技术的发展,可塑性材料的研究和应用也在不断拓展。
可塑性材料的研究和应用将带来更多的经济效益和社会效益,并推动高分子材料领域的发展。
总之,高分子材料的研发和应用正朝着多样化、环保化、智能化等方向发展。
未来的高分子材料将更加符合人们对环保、健康与高品质生活所需。
同时,高分子材料的开发也将带来更多的经济效益和社会效益。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/d9901e71b207e87101f69e3143323968011cf4b7.png)
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。
生物可降解高分子材料的发展前景与挑战
![生物可降解高分子材料的发展前景与挑战](https://img.taocdn.com/s3/m/1f2011a0e109581b6bd97f19227916888486b9e3.png)
生物可降解高分子材料的发展前景与挑战随着全球环境污染和资源短缺问题日益凸显,生物可降解高分子材料作为一种环保、可持续的新型材料备受关注。
生物可降解高分子材料是指能够在自然环境中被微生物分解,最终转化为水、二氧化碳和生物质的高分子化合物。
其开发应用不仅可以有效减少塑料垃圾对环境的污染,还能降低对石油等化石能源的需求,具有巨大的经济和环保潜力。
生物可降解高分子材料的发展前景十分广阔。
首先,生物可降解高分子材料可以广泛应用于包装材料、农业膜、医疗器械等领域,取代传统的塑料制品,减少环境负担。
其次,生物可降解高分子材料具有可再生性和可降解性,可以降低对石油等非可再生资源的依赖,是实现循环经济的重要材料基础。
再者,生物可降解高分子材料的制备技术逐渐成熟,生产成本逐渐下降,市场前景广阔。
然而,生物可降解高分子材料的发展也面临一些挑战。
首先,虽然生物可降解高分子材料具有生物可降解性,但在实际应用中,其降解速率和降解产物对环境的影响仍存在争议,需要进一步深入研究。
其次,生物可降解高分子材料的性能和稳定性还有待提高,目前在一些领域的应用受到限制。
再者,生物可降解高分子材料的产业链还未形成完善的体系,需要加大政府支持和产业投入,推动产业化和市场化进程。
为了促进生物可降解高分子材料的发展,需要加强科研机构和企业之间的合作,加大创新力度,开展多方面的研究工作,提高生物可降解高分子材料的性能和稳定性,降低生产成本,拓展应用领域。
同时,政府应加大支持力度,出台相关政策,引导企业加大投入,推动生物可降解高分子材料产业的快速发展。
只有各方共同努力,才能实现生物可降解高分子材料的广泛应用,为建设资源节约型和环境友好型社会做出贡献。
总之,生物可降解高分子材料作为一种环保、可持续的新型材料,具有巨大的发展潜力和市场前景。
在未来的发展中,科研机构、政府和企业应加强合作,共同推动生物可降解高分子材料的研发和应用,为建设绿色环保的美丽家园作出积极贡献。
高分子材料技术的发展现状与未来趋势
![高分子材料技术的发展现状与未来趋势](https://img.taocdn.com/s3/m/1d9fbf26c381e53a580216fc700abb68a882ad5b.png)
高分子材料技术的发展现状与未来趋势近年来,高分子材料技术在科技领域取得了巨大的发展和突破,它不仅改变了人们的生活方式,还推动了工业的革命。
本文将探讨高分子材料技术的发展现状以及未来的趋势。
首先,让我们来了解高分子材料的定义和特点。
高分子材料是由大量分子通过共价键连接而形成的聚合物,如塑料和橡胶。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘性能好、生物相容性高等特点,被广泛应用于各个领域。
目前,高分子材料技术已经渗透到生活的方方面面。
在汽车制造业中,高分子材料被广泛应用于车身结构和内饰件的制造,使车辆更轻、更安全。
在电子产品中,高分子材料的应用使得可穿戴设备如智能手表和智能眼镜变得更加舒适轻便。
此外,高分子材料还广泛应用于医疗器械、航空航天等领域。
然而,高分子材料技术仍然面临一些挑战和限制。
首先,高分子材料的可持续性仍然是一个问题。
塑料制品的大量使用导致了环境污染和资源浪费。
因此,寻找可替代塑料的生物可降解材料成为了一个研究热点。
其次,高分子材料的力学性能和耐久性仍然有待提高。
高分子材料在高温、高压、紫外线等极端环境下的稳定性问题需要更多的研究。
未来,高分子材料技术有很大的发展潜力。
一方面,随着环保意识的增强,研究人员将更加注重开发可持续性的高分子材料。
生物可降解材料、可回收材料和可再生材料将成为新的研究方向。
另一方面,高分子材料的性能将进一步提高。
纳米材料技术的发展使得高分子材料具有了更好的强度、导电性和稳定性。
此外,3D打印技术的出现也为高分子材料的应用带来了新的机遇。
通过3D打印,可以制造出更复杂的结构和形状的高分子材料制品。
此外,高分子材料技术还将与其他领域的技术相结合,产生更多的创新。
例如,将高分子材料与生物技术相结合,可以开发出更适合人体生物医学应用的材料。
将高分子材料与纳米技术相结合,可以制造出更小尺寸、更高性能的材料。
综上所述,高分子材料技术的发展现状非常迅速,它已经在各个领域产生了巨大的影响。
浅析可降解生物医用高分子材料
![浅析可降解生物医用高分子材料](https://img.taocdn.com/s3/m/91fa6ca5846a561252d380eb6294dd88d1d23d7b.png)
浅析可降解生物医用高分子材料一、本文概述随着科技的进步和医疗领域的发展,可降解生物医用高分子材料作为一种新型的医用材料,正逐渐受到人们的关注。
本文旨在浅析可降解生物医用高分子材料的基本概念、特性、应用以及发展前景。
通过对这一领域的深入探讨,希望能够为医用材料的研究和应用提供一定的参考和启示。
可降解生物医用高分子材料是一类能够在生物体内或体外环境中,通过水解、酶解或生物代谢等方式逐渐降解的高分子材料。
它们具有良好的生物相容性和生物活性,能够在体内与生物组织进行良好的结合,且降解产物对生物体无害。
这些特性使得可降解生物医用高分子材料在医疗领域具有广泛的应用前景,如药物载体、组织工程、医疗器械等。
本文将从可降解生物医用高分子材料的分类、性质、制备方法、应用现状等方面进行详细阐述,并探讨其未来的发展趋势和挑战。
通过综合分析国内外相关研究成果,旨在为可降解生物医用高分子材料的研究和应用提供有益的参考和指导。
二、可降解生物医用高分子材料的分类天然高分子材料:这类材料主要来源于自然界,如多糖、蛋白质等。
多糖如纤维素、壳聚糖等,具有良好的生物相容性和降解性。
蛋白质如胶原蛋白、明胶等,在人体内能够被自然酶解。
这些天然高分子材料在生物医学领域有着广泛的应用,如药物载体、组织工程支架等。
合成高分子材料:合成高分子材料是通过化学合成方法制得的,如聚酯、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)等。
这类材料具有良好的可加工性和机械性能,可以通过调整分子结构和合成条件来调控其降解速率。
合成高分子材料在生物医用领域的应用也非常广泛,如用于制作药物缓释系统、临时植入物等。
杂化高分子材料:杂化高分子材料是结合天然高分子和合成高分子优点的一种新型材料。
它们通常是通过将天然高分子与合成高分子进行化学或物理共混、交联等方式制备得到的。
杂化高分子材料不仅具有良好的生物相容性和降解性,还兼具了天然高分子和合成高分子的优点,如机械强度高、易于加工等。
生物可降解材料的研究现状及其应用前景
![生物可降解材料的研究现状及其应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/767536703868011ca300a6c30c2259010202f3d6.png)
生物可降解材料的研究现状及其应用前景随着人类对于环保意识的增强,对于新型材料的需求也越来越大。
在这样的情况下,生物可降解材料成为了一个备受研究和关注的领域。
生物可降解材料的研究范围涉及材料科学、化学、生物学等多个学科,可以广泛应用于包装、医疗、土壤保护等众多领域,因此具有非常广阔的应用前景。
一、生物可降解材料的定义及研究现状生物可降解材料是指在生物介质(如土壤、水体和生物体内)中能够被微生物、酶类或其他生物降解的材料。
它们由许多天然或合成的高分子材料组成,如淀粉、蛋白质、聚乳酸等,具有良好的生物可降解性和可再制品性,因此它们对于环境的影响比传统的塑料更小。
目前,生物可降解材料正在得到越来越多的关注和研究。
在研发方面,目前有许多类型的生物可降解材料,如淀粉基、聚乳酸、聚己内酯等。
这些材料主要通过基于植物、动物及微生物转化的生化反应来降解,并且在其降解的过程中,不会产生对环境有害的毒素和污染物。
此外,生物可降解材料还具有良好的物理、化学以及工艺特性,可以适用于一系列的产品和工业应用。
二、生物可降解材料的应用前景1. 包装与餐具随着社会的不断发展,各种包装和餐具的消耗量不断增加,尤其是一次性塑料制品对环境造成的危害也越来越受到人们的关注。
而生物可降解材料作为一种替代品,具有良好的性质,并且与传统塑料一样具有廉价性以及良好的耐久性。
目前,一些电子商务、快递以及物流企业已经开始使用可降解的包装袋或盒子,生物可降解材料对于避免塑料垃圾的污染和有效利用资源具有重要的意义。
此外,可降解的餐具也成为了可降解材料的一个重要应用领域。
2. 医疗保健生物可降解材料在医疗保健领域也有着广泛的应用。
首先,由于可降解材料对人体无害,医疗器械的工业生产可以更加安全有效。
其次,在医学领域,可降解材料可以作为生物支架应用于肝脏、心脏等组织的修复或替换,并且有着良好的耐受性。
3. 土壤保护由于传统的塑料不可降解,地球上的垃圾问题愈发严重。
生物可降解高分子材料的研究现状及发展前景-范本模板
![生物可降解高分子材料的研究现状及发展前景-范本模板](https://img.taocdn.com/s3/m/6b9764c1e2bd960591c67762.png)
生物可降解高分子材料的研究现状及发展前景张鹏高材1102摘要:本文论述了生物可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、农业和其他领域的应用前景进行了探讨。
关键词:生物可降解高分子材料、降解机理、影响因素、应用前景、研究现状1.前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.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。
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。
2.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。
跟据高分子的性质和所处的环境条件,高分子生物降解有两种不同的机理。
第一种是生物或非生物水解而后发生生物同化吸收,称为水解-生物降解。
这是杂链高分子如纤维素、淀粉及脂肪族聚酯生物降解的主要过程。
通常过氧化反应对这类高分子降解发挥辅助作用,光氧化反应可加速水解-生物降解。
水解-生物降解高分子适用于生物医用材料、化妆品及个人卫生用品的处理而不适用于农用薄膜或包装薄膜的降解。
第二种机理是过氧化反应而后伴随小分子产物的生物同化吸收,称为氧化—生物降解,这种机理尤其适用于碳链高分子。
非生物过氧化反应及随后的生物降解反应可通过所用的合适抗氧剂得到严格控制.3。
高分子行业发展现状和趋势_概述及解释说明
![高分子行业发展现状和趋势_概述及解释说明](https://img.taocdn.com/s3/m/1b9fbedbdbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76ee4.png)
高分子行业发展现状和趋势概述及解释说明1. 引言1.1 概述高分子材料是一类以大分子化合物为基础的材料,具有重要的应用价值和发展潜力。
随着科技的发展和经济的进步,高分子行业在过去几十年里取得了长足的发展,并成为了国民经济中不可或缺的重要支柱之一。
本文将对高分子行业发展现状进行全面概述,并探讨未来的发展趋势。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分:引言、高分子行业发展现状、高分子行业发展趋势、影响高分子行业发展因素解析以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在通过系统地总结和解释说明,全面呈现高分子行业的现状和趋势,使读者对该领域有一个清晰而全面的认识。
同时,我们也希望能够通过对相关因素进行深入剖析,为政府、企事业单位以及相关利益相关者提供未来决策制定和战略规划所需的参考依据。
2. 高分子行业发展现状2.1 历史回顾高分子行业是指以聚合物材料为主体,涵盖塑料、橡胶、纤维等多个领域的产业。
在过去几十年中,高分子行业经历了快速发展和不断演变。
起初,高分子材料被广泛用于塑料制品生产,如日常用品、包装材料等。
随着科技进步和工艺改进,高分子材料的应用领域逐渐扩大,涉及到建筑、汽车、电子等各个行业。
2.2 目前市场规模与趋势目前,全球高分子行业市场规模庞大且持续增长。
据统计数据显示,全球塑料消费量每年都在稳定增加,并且预计未来几年仍将保持较高增长率。
中国是全球最大的塑料生产和消费国家,在全球高分子行业中占据重要地位。
随着新兴市场的崛起和技术创新的推动,高分子行业也呈现出一些明显趋势。
首先,可降解塑料和生物可降解材料的需求正在增加,由于对环境污染的担忧和可持续发展的呼吁,这些材料在塑料制品、包装材料等领域具有广阔的市场前景。
其次,高性能塑料、特种橡胶以及新型纤维材料的市场需求也在不断提升。
这些材料具有优异的性能特点,在汽车、航空航天、电子等高端应用领域有着广泛的应用前景。
2.3 主要应用领域与市场需求高分子行业主要应用于多个领域,其中包括建筑、汽车制造、电子、医疗器械、包装等行业。
生物降解材料的研究及发展趋势
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生物降解材料的研究及发展趋势生物降解材料是一种能被生物体代谢分解为无毒、无害的物质的材料,具有广阔的应用前景和环保意义。
与传统的合成材料相比,生物降解材料不会对环境产生永久性的污染,同时对人体健康也没有危害。
因此,生物降解材料成为近年来热门的研究领域之一。
一、背景介绍人类生活不断地依赖于材料,生产出的产品让我们的生活更加便利、舒适。
但是传统的合成材料不断对地球环境产生影响,使得环境污染越来越严重。
传统材料往往具有不良的耐久性,如果不能完全回收和再利用,就会在环境中存在较长时间。
例如塑料袋,在被人使用后往往会被随意丢弃,进入河流、海洋,在长时间内难以分解,对海洋的生态系统产生危害。
与之相反,生物降解材料作为一种全新类型的材料,它所使用的原材料主要来自生物大分子、生物聚合物和天然有机物等,目前已经在食品、医疗、农业、纺织、建筑、包装等领域得到广泛应用。
生物降解材料可以在短时间内被微生物降解为无毒、无害的物质,对于环境的污染减少了很多。
二、生物降解材料的种类生物降解材料大体上可以分为三类:生物可降解的聚合物材料、天然纤维素材料和生物质材料。
1. 生物可降解的聚合物材料生物可降解的聚合物材料是目前生物降解材料中研究和应用最广泛的种类,它主要是以土壤微生物降解为主。
其中,聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)、聚己内酯(PCL)、聚丙烯酸酯(PAA)等是较为常见的生物可降解材料。
这类材料的优点是可以经常热塑性加工,制备方式类似于传统的石油聚合物的制备方式。
2. 天然纤维素材料天然纤维素材料是一种天然有机物材料,它是以木质素、纤维素等天然高分子化合物作为原料,经过一定加工工艺后制成的。
这类材料做出来比较坚硬和有强度,适合制作需要耐久度较高和稳定性好的食品包装材料。
3. 生物质材料生物质材料来源于农业和林业废弃物,是一种资源和能源的复合材料。
这类材料的研究主要是为了解决环境中农业和林业发展所面临的问题,可以通过转化为汽车部件、建筑材料、生物燃料、肥料等降低对环境的污染。
生物降解材料的研究现状及前景
![生物降解材料的研究现状及前景](https://img.taocdn.com/s3/m/5d8ed5d6dc88d0d233d4b14e852458fb770b38f9.png)
生物降解材料的研究现状及前景生物降解材料是指通过微生物作用、光、热等能量激发下降解为水、二氧化碳、有机肥等可循环的物质的材料,其降解产品无毒无害、可以被环境接受,因而被广泛应用于包装、农业、环保等领域。
然而,目前市场上的生物降解材料质量参差不齐,降解时间不确定,所以如何提升生物降解材料的品质和性能,是当前的一个热点问题。
本文从生物降解材料的定义、发展、现状、问题以及前景等方面进行深入探讨。
一、生物降解材料的定义和发展生物降解材料是一种生物资源进行再生利用的材料,以生物为基础,经过高科技能力的加工,制成符合人们对材料性能和功能要求的降解材料。
其研发是对生态环境可持续发展的主动响应和主动探索,是以人为本、以环保为原则的绿色科技。
生物降解材料主要来源于植物、动物和微生物等生物资源,与传统材料相比,拥有更广阔的应用前景。
生物降解材料的发展始于20世纪70年代,最早的应用场景为农业、林业等领域,用于绿化土壤、废弃物处理等方面。
20世纪80年代末,随着环保意识的不断提高,在工业、包装等领域的应用逐渐增加,在当时的工业界,竞相推出环保型产品的壮观景象随处可见。
“生物可降解”“环保型”成为了那个时期商家竞相传播的标语。
随着生物技术的快速发展,生物降解材料的研究迅速快速增加,纸张、食品包装、医疗用品、农膜等不同种类的生物降解材料得到广泛的研究和应用。
二、生物降解材料的现状及问题当前市场上的生物降解材料虽然数量庞大,但品质和性能参差不齐,主要表现为降解速度过慢、性质不稳定、易分解、易老化、强度不足等问题。
降解速度过慢是影响生物降解材料大规模应用的关键问题之一,其核心原因是高分子量和分子不充分互相联系。
生物降解材料中的淀粉、菜籽酸、壳聚糖等物质虽具有良好的生物可降解性,但其分子量过大、分子间的络合结构过牢固,导致降解速度缓慢。
部分生物降解材料虽然具有一定的稳定性,但使用环境的不同依旧会导致材料性质的不同水平变化,从而影响其使用寿命。
生物可降解材料的研究与应用前景
![生物可降解材料的研究与应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/19595474effdc8d376eeaeaad1f34693daef10ec.png)
生物可降解材料的研究与应用前景一、绪论生物可降解材料是指在自然环境下,经过微生物的作用、光、热等条件的影响下,能被分解成无害的物质并成为自然界营养物质的材料。
因此,生物可降解材料是一种环保材料,已经被广泛应用于医药、食品包装、农业和生态建设等领域。
二、生物可降解材料的研究当今,人们对于环境问题的关注逐渐增加,环保材料的需求也越来越大,生物可降解材料成为了高优先级的研究方向。
其中,聚乳酸、聚己内酯等生物可降解高分子材料被广泛研究,特别是聚乳酸作为生物可降解塑料的代表,已经在医药、食品包装、纺织等领域得到了广泛应用。
另外,生物可降解聚合物材料的合成方法,也得到了广泛的关注。
三、生物可降解材料的应用生物可降解材料的应用领域非常广泛,以下为几个典型领域:1. 医药方面:生物可降解聚乳酸、聚内酯、聚羟基丁酸等材料,可用于制备缝合线、骨刺、骨钉等医疗器械,不仅具有良好的生物相容性和降解性能,而且不会污染人体和环境。
2. 食品包装方面:生物可降解材料在食品包装方面得到了广泛应用,可以制作餐具、餐盒、果蔬袋等。
其好处在于,食品包装可以在使用后变成肥料,而不会污染环境。
目前,国际上已经开始推广应用生物可降解材料作为食品包装材料。
3. 农业方面:生物可降解材料可作为农膜使用,该农膜在播种前可直接覆盖在土地上,削减了农业投入,提高了生产效率,又可以避免因使用传统塑料膜而造成的土地污染。
4. 环境保护方面:生物可降解材料相较于常规合成塑料,能很好地减少垃圾堆积,避免对生态环境的污染,降低环保成本。
四、生物可降解材料的应用前景生物可降解材料拥有广泛的应用领域,其应用前景也非常可观。
随着环保意识的普及和环保法规的加强,生物可降解材料的需求必将进一步增加。
特别是在食品包装领域的应用前景非常广阔,在未来的发展中势必会取得更加广泛的应用。
总之,生物可降解材料是一种具有很强环保性的材料,应用前景非常广阔。
当前,生物可降解材料的应用已经得到了广泛的关注,相信随着科技的不断进步和环保意识的不断提高,其应用前景将会更加广泛。
2024年医用高分子材料市场分析现状
![2024年医用高分子材料市场分析现状](https://img.taocdn.com/s3/m/d9eb4541ba68a98271fe910ef12d2af90242a832.png)
2024年医用高分子材料市场分析现状引言医用高分子材料是指在医疗领域中广泛应用的一类高分子材料。
随着医疗技术的不断进步和人们对医疗服务的不断需求,医用高分子材料市场也呈现出快速增长的趋势。
本文将对医用高分子材料市场的现状进行详细分析。
医用高分子材料的分类医用高分子材料可根据其性质和用途进行分类。
常见的分类包括生物可降解材料、合成材料和生物材料等。
生物可降解材料生物可降解材料是一类能够在人体内自然降解的材料。
这些材料通常由聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基瓜氨酸共聚物(PLGA)和聚己内酯(PCL)等构成。
生物可降解材料在医疗领域中广泛应用,如缝合线、植入物等。
合成材料合成材料是通过人工合成的高分子材料。
这类材料具有优异的物理性质和化学稳定性,常用于制造医疗器械和医用设备。
典型的合成材料包括聚氨酯、聚醚、聚烯烃等。
生物材料生物材料是一类可以直接应用于人体的材料。
这类材料主要用于修复和替代人体组织,如人工骨骼、人工关节等。
常见的生物材料包括钛合金、聚乳酸-羟基瓜氨酸共聚物(PLGA)等。
医用高分子材料市场的现状医用高分子材料市场正在快速增长,并且在医疗领域中扮演着重要角色。
市场规模目前,全球医用高分子材料市场规模已经达到XX亿美元,并且预计在未来几年内将进一步增长。
这主要归因于不断发展的医疗技术、人口老龄化以及对医疗服务的不断需求增加。
市场驱动因素医用高分子材料市场的增长受到多个因素的推动:•需求增加:随着人口老龄化和慢性病的增多,对医疗服务的需求不断增加,从而推动了医用高分子材料市场的增长。
•技术进步:医疗技术的不断进步和创新,使得医用高分子材料在治疗和诊断方面发挥着越来越重要的作用。
•政策支持:一些国家和地区对医用高分子材料的研发和应用给予了政策支持,促进了市场发展。
•环保要求:生物可降解材料因其环保特性而受到越来越多的关注和应用。
市场前景医用高分子材料市场的前景广阔。
随着科技的不断创新和医疗服务的不断改进,对医用高分子材料的需求将持续增长。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/f6db404d7dd184254b35eefdc8d376eeafaa175e.png)
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能够在自然环境中被微生物降解而不会对环境造成污染的新型材料。
随着人们对环境保护意识的提高,生物可降解高分子材料的研究与发展备受关注。
本文将从生物可降解高分子材料的定义、特点、研究现状以及发展前景等方面进行浅谈。
二、生物可降解高分子材料的特点1. 可降解性:生物可降解高分子材料可以在自然环境中被微生物降解,不会对环境造成污染,符合环保要求。
2. 天然原料:生物可降解高分子材料通常以天然物质为原料,制备工艺简单,成本低廉。
3. 可塑性:生物可降解高分子材料具有一定的可塑性,可以根据需要进行成型加工,适用于各种场合的使用。
三、生物可降解高分子材料的研究现状目前,生物可降解高分子材料的研究正在逐渐深入,包括材料的原料选择、制备工艺、性能测试等方面。
在原料选择方面,研究人员正致力于寻找更多的天然原料,以满足不同需求的生物可降解高分子材料的制备。
在制备工艺方面,研究人员也在不断寻求新的技术手段,以提高生物可降解高分子材料的制备效率和品质。
在性能测试方面,研究人员重点关注生物可降解高分子材料的力学性能、热性能、降解速度等指标,以确保其在实际应用中的可靠性和稳定性。
四、生物可降解高分子材料的发展前景随着人们对环境保护意识的提高,生物可降解高分子材料的应用领域将会得到进一步拓展。
在食品包装领域,生物可降解高分子材料可以替代传统的塑料包装材料,减少对环境的影响;在医疗器械领域,生物可降解高分子材料可以用于制备可降解的缝线、支架等,减少对人体的刺激和排斥。
在垃圾处理领域,生物可降解高分子材料还可以用于制备生物降解袋,方便垃圾分类和处理。
生物可降解高分子材料有着广阔的应用前景,对环境保护和可持续发展具有积极的促进作用。
生物可降解高分子材料是一种环保、可持续发展的新型材料,其研究与发展备受关注。
在未来的发展中,我们可以预见,生物可降解高分子材料将会在各个领域得到广泛应用,为环保事业做出更大的贡献。
生物降解塑料技术现状与发展趋势
![生物降解塑料技术现状与发展趋势](https://img.taocdn.com/s3/m/01a25e3f26284b73f242336c1eb91a37f111329c.png)
生物降解塑料技术现状与发展趋势近年来,随着全球环保意识的普及和环境问题的加剧,生态友好型产品已经成为了市场的主流。
而在这些产品中,生物降解塑料无疑是最具代表性的一种。
它以优异的性能和良好的环境适应性在各个领域得到了广泛应用。
本文将围绕生物降解塑料技术现状与发展趋势这一主题展开论述。
一、生物降解塑料技术现状生物降解塑料,顾名思义就是可以被生物降解的一种塑料。
生物降解塑料分为两大类:一是利用化学合成方法制得的,另一个是利用生物发酵方法制得的。
根据材料的机理不同,生物降解塑料可以分为厌氧降解和好氧降解两类。
目前,市面上常见的生物降解塑料有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、淀粉基塑料等。
1、聚乳酸(PLA)聚乳酸是一种新型生物可降解高分子材料,是由塑料级乳酸聚合而成的塑料。
它的合成流程与传统塑料相似,但又不同于传统塑料,它是由100%可再生资源 - 玉米等植物基质(甚至是玉米芯杆、木薯等)为原料,经微生物发酵、提纯、聚合的过程,制得聚乳酸颗粒,再通过注塑、吹塑等方式成型而成。
聚乳酸是一种具有极好的生物降解和可生物降解高聚合度的高分子材料,可被微生物降解成为二氧化碳和水,没有有毒的物质释放。
同时,聚乳酸具有良好的物理力学性能、生物相容性、透明性和可加工性等优良特性,广泛应用于食品包装、纺织、医疗制品等领域。
2、聚羟基脂肪酸酯(PHA)PHA是目前应用领域广泛的生物可降解聚合物之一。
PHA是一类由微生物通过代谢途径合成的生物聚合物,其基础单元主要是羟基脂肪酸(PHA)。
PHA具有可直接溶解于水、生物降解性、生物相容性、生物可回收等特点。
由于PHAs分子结构可由多种不同的单体构成,可根据不同的单体组合制备出具有不同性能的PHA降解塑料,使用范围极为广泛。
例如,在医药领域,PHAs被广泛应用于创伤修复、与组织、细胞培养和医用具等方面;在制造领域,PHAs被广泛应用于包装、餐具、水处理、土壤修复等方面。
新型可降解高分子材料的研究与应用
![新型可降解高分子材料的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/28cf2109ce84b9d528ea81c758f5f61fb636284b.png)
新型可降解高分子材料的研究与应用随着环保意识的提高和资源紧缺的情况日益严峻,可降解高分子材料成为了现代社会发展的热点之一。
近年来,新型可降解高分子材料的研究取得了重大进展,不仅具有优良的物理和化学性质,还能够有效地保护环境,促进绿色经济的发展。
本文旨在探讨新型可降解高分子材料的研究与应用现状,以及未来的发展方向。
一、可降解高分子材料的定义和种类可降解高分子材料是指在一定条件下,可以通过生物降解或物理降解来使其分解成小分子物质,被大自然吸收和利用,不对环境造成污染。
根据其来源和降解方式,可降解高分子材料可以分为三类。
1. 生物可降解高分子材料生物可降解高分子材料是指由天然高分子和生物发酵产生的高分子材料,经过一定工艺后生产的可以被微生物降解的材料。
如淀粉、木质素、纤维素等,这些材料具有双重性质,既可以当做淀粉的替代品,又不对环境造成污染。
2. 合成可降解高分子材料合成可降解高分子材料是指以天然高分子为原材料,或通过对合成材料进行改性来制备的高分子材料。
如聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸等。
这类材料不仅成本低廉,而且具有良好的可溶性、热塑性和生物相容性等性质,适合制造寿命较短的包装材料。
3. 复合可降解高分子材料复合可降解高分子材料是指将生物可降解材料与合成可降解材料进行复合制备。
由于生物可降解材料具有较强的生物相容性和可溶性;而合成材料具有高强度和高加工性能、可回收性和易造型的优点,两者的组合能够有效地提高材料的性能和降解速度。
二、可降解高分子材料的研究现状近年来,可降解高分子材料的研究取得了长足进展。
在材料的制备、改性和降解等方面,不断出现新成果,为其在各个领域的推广应用提供了更好的基础。
1. 可降解高分子材料的制备制备技术是可降解高分子材料研究中的重要一环。
目前,国内外学者以生物可降解高分子材料、合成可降解高分子材料和复合可降解高分子材料为代表,提出了一系列制备方案,例如生物降解聚合法、溶剂交联法、界面缩聚法等。
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生物可降解高分子材料的发展现状与前景综述Present Development and Prospects of BiodegradablePolymer张璐,浙江大学工科试验班1128班,jangru@摘要:本文介绍了生物可降解高分子材料的定义和降解原理,并概述了生物可降解材料的种类,例如天然高分子材料,合成高分子材料和掺混型高分子材料,同时介绍了可降解高分子材料在环境保护、医疗保健、食品包装等领域的应用,并对其未来发展作了展望。
关键字:可降解高分子材料,分类,应用,发展前景Abstract: This paper introduces the definition and degradation mechanism of biodegradable polymer, and summarizes the types of biodegradable materials, such as naturally occurring polymers, synthetic polymers and mixing type. Besides, the application of biodegradable polymer in environment protecting, medical science and other areas and the development prospect of this material are also include.Keywords:degradable polymer, classification, application, development prospect当前社会,在经济快速发展和科学技术突飞猛进的同时,谋求绿色发展已经越来越成为时代的重要趋势。
这种发展理念不仅体现在经济活动上,也体现在生物、化学等基础学科领域。
就高分子材料方面而言,我国目前的高分子材料生产和使用已位居世界前列,每年产生数百万吨的废弃物,既造成了环境破坏,又极大地制约了学科本身的发展。
为了解决这种矛盾,生物可降解高分子材料应运而生。
作为一种新型的环境材料,生物可降解高分子材料很好平衡了经济与环境之间的需求,同时也为医疗保健等领域作出了长足的贡献。
它的研究和迅速发展,已经受到人们越来越多的关注。
1 生物可降解高分子材料的定义及降解原理可降解高分子材料,是一种环保高分子材料,它是在一定条件下,能在微生物分泌酶的作用下由大分子分解为小分子的材料[1]。
高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。
高分子水合作用是因依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂引发的。
水合作用,以及其后高分子主链可能因为化学或酶催化水解而破裂,高分子材料的强度降低。
对交联高分子材料其强度的降低,可因高分子主链、交联剂、外悬基因的开裂等造成。
高分子链的进一步断裂会导致质量损失和分子量降低,最后分子量足够低的分子链小段被酶进一步代谢为水、二氧化碳等物质[2]。
可降解材料的生物性不仅和它本身的结构有关,也受材料的温度、酶、PH值、微生物等外部环境因素的影响。
总之,生物可降解并不是一个受单一机理控制的过程,而是一个复杂的各种因素协同作用,相互促进的过程。
2 生物可降解高分子材料的分类若按材料的来源分,可降解高分子可主要分为天然高分子材料、微生物生产型高分子材料、合成高分子材料和掺混型高分子材料。
根据制造方法的不同,则可分为微生物合成、化学合成、天然高分子及其共混物[3]。
2.1 天然高分子材料天然可降解性高分子材料主要有胶原、明胶、甲壳糖、毛发、海藻酸、血管、血清纤维蛋白、聚氨基酸等,应用较多为胶原,血清纤维蛋白。
这类材料最大的优点是降解产物易于被吸收而不产生炎症反应,单存在力学性能差,尤其是力学强度与降解性能间存在反对应关系,及高强度源于高分子量,导致降解速度慢,难于满足组织工程中组织构建的速度要求,也是构建多孔三维支架存在困难[4]。
尽管天然高分子材料的发展面临诸多挑战,世界各国对它的支持力度依然很大。
美国能源部(DOE)预计到2020年,来自植物可再生资源的基本化学结构材料要增加到10%,而到2050年要达到50%[5]。
因此,天然高分子领域的研究及应用开发正在迅速发展,而且它们也必将带动其他高新技术领域的发展,为提高资源利用率,减少环境污染,实现绿色发展作出卓越的贡献。
2.2 微生物生产型高分子材料这种材料是通过微生物合成的高分子物质。
这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。
如英国ICI公司生产的“Biopol”产品。
微生物降解主要取决于聚合物分子的大小和结构、微生物的种类以及微生物的生活环境条件。
对聚合物而言,一般可微生物降解的化学结构顺序为:脂肪族酯键、肽键>氨基甲酸酯>脂肪族醚键>亚甲基。
另外,相对分子质量大、分子结构排列规整、疏水性大的聚合物,不利于微生物的生长和作用,也就不利于生物降解[6]。
微生物降解方法具有成本低、无二次污染、生态恢复好等优点,进入80年代以来,发达国家更是对有益环境的微生物降解高分子材料的开发、应用研究领域投入了大量人力物力,取得了巨大的经济、环境、社会效益。
2.3 化学合成高分子材料通过化学方法合成可降解高分子材料,可以对合成的目标产物进行人为的分子设计,并在分子链上引入不同种类和数量的基团,从而得到的聚合物具有预测的物理化学性质,达到降解速率可控,以满足生产生活的需求。
比如,脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。
但其熔点低,强度及耐热性差,无法应用。
芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔点较高,强度好,是应用价值很高的工程塑料,但没有生物可降解性。
将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物,这种共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可塑性。
正因为化学合成高分子材料有这些好处,在国内外研究通过化学合成的生物降解材料种类才会比较多。
今后生物降解高分子材料更加会以化学合成为主要研究方向,并集中向以下几个方面延伸:用新的方法合成新颖结构的降解高分子,如酶催化合成高分子;对现有的降解高分子进行改进,获取更好性能的高分子材料;提高材料生物降解性和降低材料的成本,并拓宽应用;降解速度的控制研究[7]。
2.4 掺混型高分子材料掺混型生物降解材料是指将两种或两种以上高分子物(其中至少有一种组分具有生物可降解性)共混复制得的生物降解高分子材料[8]。
选在没有生物可降解的高分子材料中,掺混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得的产品具有相当程度的生物可降解性,这就制成了掺合型生物可降解高分子材料。
这种方法用的生物降解组分大多采用淀粉、纤维素、木粉等天然高分子,其中又以淀粉居多。
目前已工业化的产品为美国Waner Lambert 公司的“Novon”。
“Novon”是以变性淀粉为主,且配有少量其他生物降解性添加剂的高淀粉含量(含量大于90%)的天然聚合物材料,可完全生物降解,且分解速率在一年之内可控。
另外,“Novon”可采用挤出、注塑、层压、吹塑等成型加工方法,产品广泛应用于垃圾袋、购物袋、一次性食品容器、医疗器材、缓冲发泡制品等[9]。
3 生物可降解高分子材料的应用在工农业生产领域,生活领域,生物医学领域中都可以看到生物可降解高分子的应用。
下面就以可降解材料在环境保护和医疗保健这两方面的应用为例,作具体展开。
3.1 生物可降解高分子材料与环境污染利用可降解高分子材料的生物可降解性,可以解决环境污染问题,以保证人类生存的可持续发展。
比如将可降解高分子材料作为装潢、生活、卫杂品用材。
这些用材包括地毯垫布、壁纸、桌布、包装袋、餐巾纸、纱布等等,而其中大多数都是一次性用品,若采用可降解材料制作,则使用后掩埋或燃烧均无毒气产生,且可以与其他有机废物一起变为堆肥,回归自然,既创造了再生资源,又保护了生态环境,很好地体现了“绿色发展”的理念。
3.2 生物可降解高分子材料与医疗保健生物可降解材料在医学领域的研究十分广泛。
由于可降解高分子材料不需要二次手术移出,因此其特别适用于一些需要暂时性存在的植入场合。
根据其临床中的应用,可分为以下几类:外科手术缝合线;骨固定材料;人造皮肤;药物释放体系[10]。
目前,我国一年约生产3000多亿片片剂与控释胶囊剂,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中油80%以上是传统的糖衣片,而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。
我国在医学领域的生物高分子研究尚需继续深入。
3.3 生物可降解材料与食品包装大量的食品包装塑料废弃物散落在居民区、路边,令人触目惊心。
这些大量废弃的包装材料给环境造成了巨大污染,解决这一问题已迫在眉睫。
但是只靠消极的减少使用量是不能从根本上解决问题的,只有采用可降解性能高的材料才能从源头上做到可持续发展。
目前应用最广,最有发展潜力的材料便是聚乳酸。
聚乳酸阻气阻水性、透明性及可印刷型良好,且其基本原料乳酸是人体固有的生理物质之一,对人体无毒无害,在食品包装市场上大有用武之地。
采用新型可降解材料替代传统塑料包装已显得越来越重要。
近10年来,生物降解塑料市场在世界范围内迅速发展。
据欧洲生物协会降解协会统计,世界生物降解塑料的总产量从2000年的2.8万t增加到2010年的40万t,年递增30.1%(图1)。
预计2013年将达到77万t。
单就美国一个国家而言,可食性包装产值也由1999年的100万美元迅速增加到2009年的1亿美元[11]。
图一世界生物降解塑料产量4 生物可降解高分子材料的发展前景生物可降解高分子材料将在未来发挥越来越重要的作用,这一点是不言而喻的。
为了更好地利用可降解高分子材料,目前世界各国都在做出努力。
尽管生物可降解高分子材料的前景很乐观,但是在发展的过程中也面临着很多问题。
比如相较同类现行塑料产品价格过高;产品的可降解性能影响力学性能,从而影响产品的使用范围;技术仍未成熟,限制其在更广领域内的发展。
为了解决这些问题,我们的科研工作者仍需不断做出努力。
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