绿色高分子可生物降解的聚氨酯材料
生物降解型塑料-聚乳酸(PLA)
生物降解型塑料-聚乳酸(PLA)清华大学美术学院 贺书俊 学号2012013080摘要： 近年来世界各国都高度重视源于可再生资源的可降解高分子材料的研究开发，聚乳酸因可生物降解、性能优异、应用广泛而深受青睐。
本文主要介绍了聚乳酸的降解机理、作为可降解塑料的应用现状、改进方法以及未来的发展趋势。
1、 聚乳酸简介单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH 与别的分子的-COOH 脱水缩合，-COOH 与别的分子的-OH 脱水缩合，就这样，它们手拉手形成了聚合物，叫做聚乳酸。
聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。
聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
[1]2、 聚乳酸降解机理聚乳酸是典型的“绿色塑料”，因其良好的生物相容性、完全可降解性及生物可吸收性，是生物降解材料领域中最受重视的材料之一，下面就聚乳酸的降解机理进行介绍。
聚乳酸是一种合成的脂肪族聚酯，其降解可分为简单水解（酸碱催化）降解和酶催化水解降解。
从物理角度看，有均相和非均相降解。
非均相降解指降解反应发生在聚合物表面，而均相降解则是降解发生在聚合物内部。
从化学角度看，主要有三种方式降解：①主链降解生成低聚体和单体；②侧链水解生成可溶性主链高分子；③交链点裂解生成可溶性线性高分子。
本体侵蚀机理认为聚乳酸降解的主要方式为本体侵蚀，根本原因是聚乳酸分子链上酯键的水解。
聚乳酸类聚合物的端羧基（由聚合引入及降解产生）对其水解起催化作用，随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快，从而产生自催化现象。
[2]因乳酸来源于可再生资源，经过聚合、改性、加工成制品，当制品废弃时，能完全被人体吸收或被环境生物所降解成二氧化碳和水，从而造福人类并无污染地回归自然，聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸PLA、PolylacticAcid完全分解绿色高分子材料
聚乳酸PLA、PolylacticAcid完全分解绿⾊⾼分⼦材料PLA是 Poly lactic Acid 的缩写。
中⽂名称为聚乳酸PLA 的⽣命周期是从植物种植光合作⽤吸收⼆氧化碳释放出氧⽓开始，到植物收割后经过加⼯提取出葡萄糖，到发酵成为乳酸（PLA),之后再⽤聚乳酸原料经过各种⼀般塑料的加⼯⼯艺，如吸塑成型、注塑成型、挤出成型。
等制成格式各样的产品。
产品最终的处理⽅式包或堆肥（最终分解成⼆氧化碳跟⽔，也是植物⽣长的要素）以及透过传统的回收，经特殊技术分离出乳酸后再制成聚乳酸，有别于⼀般的⽯化塑料产品，PLA的循环可以是⽣⽣不息的,因此是理想的绿⾊⾼分⼦材料。
1.由100％可再⽣资源制成的纯PLA⽆毒性、可完全分解。
不同于⼀般所使⽤的塑胶以⽯油为基质，不可再⽣、密度⾼、⽆法⾃然分解。
2.PLA制品适⽤各种废弃物处理⽅式：⾃然分解、堆肥、焚化处理。
产⽣的热量较传统塑胶低，借由光合作⽤可放出吸收后的CO2⽽达成碳中和的效果，减少⼤⽓温室效应。
3.玻璃转化温度Tg 约58～60,在⽣物分解材料中较⾼，但因为是线形结构聚合物，在耐热性和材料强度上的不⾜，因此应⽤端受到限制。
4.可利⽤化合的⽅式结合其他⾼分⼦塑胶原料，以提⾼其性能达到部分产品所需要的机械特性，但是依不同添加物的成分相对会产⽣环保、回收等问题，失去了原来使⽤不具破坏环境材料的⽬的。
5.虽是可以完全分解的聚合物，但在⼀般的⼤⽓环境与储存仓库中并不会进⾏分解，仅在下列皆具备之环境下才会快速进⾏分解反应：充⾜的⽔汽（相对湿度90%以上）充⾜的氧⽓（⾮密闭环境中）适当的温度（58~70）产品应⽤范围有：热成形如冷饮杯盘，双轴延伸薄膜如糖果、花束包材、⾷品包装膜/盒、化妆品包装、及PLA淋膜纸、PLA吸塑包装产品、瓶⼦杯⼦、个⼈卫⽣⽤品、酒店⽤品⼀次性⽛刷杯⼦、化妆品包装、卡⽚⽤板材、PLA 3D打印耗材制作、PLA3D打印丝、⾐物纤维、农业⽣态覆膜，家庭装饰⽤布如沙发、窗帘、寝具，填充物如枕头、棉被、发泡物、⾼净度溶剂。
医用可生物降解聚氨酯材料研究及进展
些 研究 已经显 示聚 醚型聚氨 酯在水解酶 如木瓜蛋 白
酶和细胞衍生酶 （ 胆固醇酯 酶 、 如 弹性 蛋 白酶 、 羧酸酯 酶 ） 等
的作用下容易降解 。 。常用 的聚醚有聚氧 乙烯 （ Ｅ 、 。 Ｐ Ｏ） 聚 四亚 甲基醚 （ Ｔ ） 聚氧化丙 烯 （ Ｐ 等。大量 的研究 已 Ｐ ＭＯ 、 Ｐ Ｏ） 经表 明， 聚醚型 聚氨 酯在生 物体 内也不稳 定 ， 容易在 血液 中 巨噬细胞所产生的氧 自由基作用 下氧化降解 ， 导致生理条件
下 的应 力 开 裂 。
聚氨 酯是大分 子主链 中含 有重复 的氨基 甲酸 酯链段 的
高聚物 。通常聚氨酯主链是 由玻 璃化转 变温度 （ ） 低于室
温 的柔软链段 （ 即软 段 ） 和 高 于室 温 的刚 性链 段 （ 即硬 段） 嵌段 而成 。软段 由低聚物 多元 醇 （ 聚 酯 、 如 聚醚 ） 成 ， 构 硬段 由二异氰 酸酯 和低分 子扩链 剂 （ 如二 胺 和二醇 ） 成。 构 在聚氨酯的合成 过程 中 ， 可以通过选 择不 同的嵌段 和调节软
要是芳香族异氰酸酯 ） 的降解产物具有生物毒性 。对 于医用
可生 物降解 聚氨酯 材料 ， 无毒 、 更好 的生物 相容性 是广 大科
Ｔｎ ａｇ等用胆 固醇 酯酶 （ Ｅ 评价了脂肪族聚碳酸酯 聚氨酯 的 Ｃ） 生物 降解性 ， 他们 在相 同条件 下选用 了不 同的二异 氰酸酯 ，
结果发现 ， 所有合成 的聚合物都易于水解降解 。
４ ０ ７ ； ２ 湖北工业大学化学与环境工程学院 ， ３ ０ ０ ． 武汉
摘要
介绍可生物降解聚氨 酯的结构 、 类型及特 点 ， 综述 了可生物 降解聚氨 酯材料在 医学上的应用 、 究进展 ， 研
新一代绿色环保可生物降解热熔胶
xx注解说明:新一代绿色环保可生物降解热熔胶系列产品天然高分子型生物降解热熔胶及其热封胶带系列产品天然生物质材料的资源化高效利用热熔胶粘剂（热熔胶）是一种以热塑性塑料为基体的多组分混合物，它以熔体形式应用到基材表面进行粘合。
室温下为固态，加热到一定温度后熔融成为液态，涂布、润湿被粘物后，经压合、冷却，在几秒钟甚至更短时间内即可形成较强的粘接力。
项目背景与现状：近年来，随着热熔胶开发应用的普遍与深入，各种新型的改良胶种不断涌现，不仅拓展了热熔胶的应用范围，而且更进一步提升了热熔胶的产品性能。
从目前热熔胶市场和产品类型来看，国内外大多以EVA型热熔胶为主体，约占热熔胶消费总量的80%，其它胶种包括有聚乙烯类、聚丙烯类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、乙烯-丙烯酸乙酯共聚树脂类、聚酯类、聚氨酯类等，其基体树脂都属于高分子有机物，因它们所具有的特殊化学结构与特性，不能为我们生态环境中微生物降解或水解，故它们长期滞留在环境中已成为现代社会的一大隐患和危害。
由此被人们呼之欲出的一种绿色环保的可生物降解热熔胶新品便应运而生，它已成为当今世界胶粘剂行业及相关领域的研发热点。
上世纪90年代初，国外就开始进行可生物降解热熔胶的研究，而我国此方面的研究起步较晚，目前相关的热熔胶研究报道及文献相对较少，多为可生物降解热熔胶的应用研究。
作为一个科技高速发展的国家，胶粘剂的使用量不同程度上的代表着一个国家的经济水平，而我国有数千家从事胶粘剂开发和生产的单位和企业，产品品种门类众多，其中用于建筑行业的消费量最大，约占60%左右，其次是造纸业、纺织业、制鞋业、包装业等，热熔胶已成为当今建筑、汽车、纺织、电子电器等重轻工各行业各种场合应用普及和广泛的消费品。
可见，面对这个巨大无比的热熔胶需求市场，面临全球生态环保的可持续发展，研究新型绿色环保热熔胶产品显得尤为迫切与重要。
许多天然高分子如淀粉酯、木质纤维素、树皮等本身就具有完全可生物降解性能，再加之它们品种繁多，来源丰富，价廉易得等特性，作为一种天然的可再生资源，它们有着无比广阔的应用前景。
聚乳酸(PLA)生物可降解材料全
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6 聚乳酸材料的发展前景
2024/8/27
简而言之：发展前景广阔
国内 追求 国外
环保 绿色 可再生 低能耗 可持续
PLA
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LOGO
2024/8/27
开环聚合法
首先由乳酸脱水缩合成环状丙交酯，再在引发剂存在下丙 交酯开环聚合成聚乳酸，如下：
开环聚合法是制备高分子量PLA的一个重要途径，可以制 备分子量高达70到100万的PLA。
缺点：工艺路线长且复杂、价格昂贵。
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3 聚乳酸材料的合成
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直接缩聚法
在高温条件下乳酸分子中的羟基和羧基发生酯化反应，逐 步缩合聚合成聚乳酸。其反应过程可简单表示如下：
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PLA改性方法
分为化学改性和物理改性。 化学改性包括共聚、交联、表面修饰等，主要是通过改 变聚合物大分子或表面结构改善其脆性、疏水性及降解速率 等; 物理改性主要是通过共混、增塑及纤维复合等方法实现 对聚乳酸的改性。
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6 聚乳酸材料的发展前景
2024/8/27
随着生物医学和材料学的进一步结合，聚乳酸及其共聚物在生 物医学领域的研究和应用将会越来越广泛深入。
要想获得高分子量的聚乳酸，水分的脱出及抑制聚合物的 降解是关键。
聚乳酸直接缩聚合成方法主要分为溶液聚合和熔融聚合。
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4 聚乳酸材料的应用
2024/8/27
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4 聚乳酸材料的应用
2024/8/27
聚乳酸人造皮肤 聚乳酸导管支架
聚乳酸包装袋
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5 聚乳酸材料的不足及改性
聚乳酸材料的不足
a) PLA脆性大、抗冲击力差、缺乏柔性和弹性； b) 结晶度不高、降解速度不易控制； c) 含有很多酯基，亲水性差。
生物医用材料
可降解聚氨酯型组织工程多孔支架材料的制备可降解高分子材料亦称绿色高分子材料是一种环境友好型材料。
根据美国ASTMD0833- 92技术标准，在特定环境中化学结构发生重大改变，并导致在确定的时间内出现某些性能损失的高分子材料叫可降解高分子材料。
通俗的讲，就是指在一定的使用期内，具有与普通塑料同样的使用功能，之后其分子结构发生变化而被自然环境同化的高分子材料。
从20世纪80年代，随着高分子材料大规模生产，废弃高分子材料对环境的污染也日益加剧，可降解高分子材料的研究和开发逐渐被世界各国所重视。
可降解聚氨酯材料在医用包装等诸多领域都有广阔的应用前景，其开发已成为世界范围的研究热点。
生物组织工程用材料在近年来得到广泛的关注和研究。
作为组织工程用材料最基本的要求是能够与细胞外基质及组织发生相互作用从而引导细胞在其中分化及增殖。
可降解型聚氨酯由于具有很好的生物相容性及可降解性而成为一种重要的组织工程用材料，此外，聚氨酯具有较强的分子结构可设计性，易于加工成型，力学性能优异，通过将分子设计与先进多孔制备技术相结合便可制得理想的组织工程材料。
1 可降解聚氨酯的合成方法随着聚氨酯材料的大规模使用，其对环境的污染问题也越来越严重。
为了更好的解决这一问题，研究者们不断地研究可降解聚氨酯材料的合成方法。
其合成方法按时间顺序和技术发展程度，可分为与天然物质共混、改性后共混、与天然物质共聚、分子链设计等几个阶段。
1.1与天然物质共混共混是一种物理方法，即将天然高分子粉体作为聚氨酯合成的原料之一，以填料或交联剂的形式进入聚氨酯基体，是较早采用的可降解塑料合成方法之一。
天然高分子一般具有很好的降解性，与聚氨酯复合后可以提高其降解性能。
另外，通过共混可提高高分子材料的物理力学性能、加工性能，降低成本，扩大使用范围。
总的来说，直接共混的方法简单易行，但所达到的效果不好，例如降解性不彻底，力学性能较差等，限制了材料的广泛应用。
所以研究者们开始寻求新的途径来对这一方法改进。
绿色可降解生物高分子聚乳酸改性及应用研究进展
Abstract ：The latest research progress of poly(lactic acid) (PLA) modification in recent years was mainly introduced. The modification methods of PLA were described from the following aspects ：blending modification，copolymerization modification， branching and crosslinking modification，nanocomposite modification and stereocomposite modification. The applications of PLA in the fields of packaging materials，tissue engineering scaffold materials and drug carrier materials were also reviewed. Eventually，the possible development directions of modification and application of PLA were summarized and prospected.
Keywords ：poly(lactic acid) ；modification ；application
21 世纪，建设可持续发展的资源循环型社会已成为我 国的基本国策，大力发展可再生、环境友好型生物降解高分 子材料是发展的必然趋势。特别是基于淀粉、秸秆、甘蔗渣 等可再生生物质资源的生物质基高分子材料，由于具有良好 的生物降解性，并且原料丰富易得，得到了快速的发展 。 [1–2] 与传统高分子材料相比，生物质基高分子材料不仅减少了对 石化资源的消耗，而且在生产过程中经历的光合作用消耗了 二氧化碳和水，减少了二氧化碳的释放；同时生物质基高分 子材料由于其优异的生物降解性使其具有环境友好的可堆 肥性 [3]。因此，“源于自然，归于自然”的生物质基高分子材 料满足可持续发展的需要，具有巨大的发展潜力，未来将有 广阔的应用市场。在众多的生物质基高分子材料中，聚乳酸 (PLA) 因其植物来源性和良好的生物降解性、生物相容性以 及高的强度等性能优势，未来在取代传统石化基高分子材料 方面具有巨大的潜力 [4]。PLA 是由淀粉或马铃薯、蔗糖、玉
水性聚氨酯材料
水性聚氨酯材料水性聚氨酯材料是一种新型的环保型高分子材料，它具有优异的性能和广泛的应用领域。
水性聚氨酯材料以水作为溶剂，不含有机溶剂，具有低挥发性和低毒性，对环境和人体健康无害，是一种绿色环保的材料。
本文将从水性聚氨酯材料的性能特点、制备工艺、应用领域等方面进行介绍。
一、水性聚氨酯材料的性能特点。
1. 环保性，水性聚氨酯材料以水为溶剂，不含有机溶剂，不会产生挥发性有机化合物，对环境无污染，符合环保要求。
2. 耐候性，水性聚氨酯材料具有优异的耐候性，能够在室外环境下长期使用而不发生老化、褪色等现象。
3. 耐化学性，水性聚氨酯材料具有良好的耐化学性，能够抵抗酸碱、溶剂等化学物质的侵蚀，具有较强的耐腐蚀性。
4. 耐磨性，水性聚氨酯材料具有良好的耐磨性，能够承受一定的摩擦和冲击而不易损坏。
5. 耐温性，水性聚氨酯材料具有较高的耐温性，能够在一定温度范围内保持稳定的性能。
6. 耐水性，水性聚氨酯材料具有良好的耐水性，能够在潮湿环境下长期使用而不发生变形、腐蚀等现象。
二、水性聚氨酯材料的制备工艺。
水性聚氨酯材料的制备工艺主要包括原料准备、反应制备、加工成型等步骤。
其主要原料包括聚醚多元醇、异氰酸酯、交联剂、助剂等。
制备工艺流程一般包括以下几个步骤：1. 原料准备，将所需的聚醚多元醇、异氰酸酯、交联剂、助剂等原料按一定配方准备好，保证原料的质量和比例。
2. 反应制备，将聚醚多元醇、异氰酸酯等原料按一定比例混合，在一定条件下进行反应，生成水性聚氨酯树脂。
3. 加工成型，将制备好的水性聚氨酯树脂进行加工成型，可以通过涂覆、浸渍、喷涂、注塑等方式进行加工成各种形状的制品。
三、水性聚氨酯材料的应用领域。
水性聚氨酯材料具有广泛的应用领域，主要包括涂料、胶粘剂、印刷油墨、合成革、纺织品涂层、建筑防水材料等。
具体包括以下几个方面：1. 涂料，水性聚氨酯涂料具有优异的耐候性、耐磨性和耐化学性，广泛应用于汽车、家具、建筑等领域。
医药用高分子材料——聚乳酸
医药用高分子材料——聚乳酸聚乳酸（PAL）也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。
它是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。
聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸作为一种新型的高分子聚合材料有良好的生物相容性和生物降解性，是FDA认可的一类生物降解材料，最终降解产物是二氧化碳和水，对人体无毒、无刺激，因此聚乳酸及其共聚物已经成为生物医用材料中最受重视的材料之一。
20世纪50年代，由丙交酯（LA）开环聚合制得了高分子量的聚乳酸，但由于这类脂肪族聚酯对热和水比较敏感，长时间未引起人们的足够重视。
直到20世纪60年代，科学工作者重新研究PAL对水敏感这一特征时，发现聚乳酸适合作为可降解手术缝合线材料。
1966年，Kulkami等提出低分子量的PAL能够在体内降解，最终的代谢产物是CO2和H2O，中间产物乳酸也是体内正常代谢的产物，不会在体内积累，因此PAL在生物体内降解后不会对生物产生不良影响。
随后报道了高分子量的PAL也能在人体内降解，由此引发了以这类材料作为生物医用材料的开端。
1 聚乳酸及其共聚物在缓释药物中的作用缓释、控释制剂又称为缓释控释给药系统（sustained and controlled release drug delivery system）,不需要频繁给药，能够在较长时间内维持体内有效的药物浓度，从而可以大大提高药效和降低毒副作用[4]。
聚乳酸及其共聚物被用作一些半衰期短、稳定性差、易降解及毒副作用大的药物控释制剂的载体，有效的拓宽了给药的途径，减少了给药的次数和给药量，提高了药物的生物利用度，最大限度的减少药物对全身特别是肝、肾的毒副作用。
高相对分子量聚乳酸用作缓释药物制剂的载体可分为两种:一是使用聚乳酸制作药物胶囊，可有效抑制吞噬细菌的作用，让药物定量持续释放以保持血药相当平稳；另一种是作为-囊膜材料用于药物酶制剂、生物制品微粒及微球的微型包覆膜，更有效控制药物剂量的平稳释放。
新一代绿色环保可生物降解热熔胶
新一代绿色环保可生物降解热熔胶项目介绍：本项目旨在开发一系列新一代绿色环保可生物降解热熔胶系列产品，其中包括天然高分子型生物降解热熔胶及其热封胶带系列产品和天然生物质材料的资源化高效利用。
热熔胶粘剂是一种以热塑性塑料为基体的多组分混合物，它以熔体形式应用到基材表面进行粘合。
不仅拓展了热熔胶的应用范围，而且更进一步提升了热熔胶的产品性能。
目前热熔胶市场和产品类型以EVA型热熔胶为主体，其它胶种包括有聚乙烯类、聚丙烯类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、乙烯-丙烯酸乙酯共聚树脂类、聚酯类、聚氨酯类等。
然而，这些高分子有机物长期滞留在环境中已成为现代社会的一大隐患和危害，无法被微生物降解或水解。
因此，绿色环保的可生物降解热熔胶新品应运而生，成为当今世界胶粘剂行业及相关领域的研发热点。
国外在上世纪90年代初就开始进行可生物降解热熔胶的研究，而我国此方面的研究起步较晚，目前相关的热熔胶研究报道及文献相对较少，多为可生物降解热熔胶的应用研究。
作为一个科技高速发展的国家，我国有数千家从事胶粘剂开发和生产的单位和企业，产品品种门类众多。
热熔胶已成为当今建筑、汽车、纺织、电子电器等重轻工各行业各种场合应用普及和广泛的消费品。
面对这个巨大无比的热熔胶需求市场，研究新型绿色环保热熔胶产品显得尤为迫切与重要。
因此，本项目旨在开发一系列新一代绿色环保可生物降解热熔胶系列产品，其中包括天然高分子型生物降解热熔胶及其热封胶带系列产品和天然生物质材料的资源化高效利用。
我们将参考已有的书籍和网站介绍，组织撰写可研报告和商业计划书。
许多天然高分子如淀粉酯、木质纤维素、树皮等本身就具有完全可生物降解性能。
由于它们品种繁多、来源丰富、价廉易得等特性，作为一种天然的可再生资源，它们有着无比广阔的应用前景。
因此，人们利用这种天然高分子材料来合成可生物降解热熔胶，这是当今利于环保和实施可持续发展战略的一个好出路。
目前，这种热熔胶是国外采用最多的一种类型。
生物基聚氨酯多元醇新产品及其绿色制造技术的开发与产业化示范
生物基聚氨酯多元醇新产品及其绿色制造技术的开发与产业化示范全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：生物基聚氨酯多元醇是一种新型的绿色高分子材料，具有优异的性能和环保特点，在各个领域都有广泛的应用前景。
随着生物科技和绿色制造技术的不断发展，生物基聚氨酯多元醇的绿色制造技术也逐渐成熟，开发并产业化示范已经成为当今科技发展的热点之一。
一、生物基聚氨酯多元醇的特点及应用前景生物基聚氨酯多元醇是一种以植物生物质为原料制备的高分子材料，相比传统聚氨酯多元醇，生物基聚氨酯多元醇具有以下特点：1. 绿色环保：生物基聚氨酯多元醇采用可再生资源作为原料，减少了对化石资源的依赖，有助于降低碳排放和环境污染。
2. 生物降解：生物基聚氨酯多元醇在自然环境中可以迅速降解，对环境的影响较小。
3. 性能优异：生物基聚氨酯多元醇具有优异的物理力学性能、耐热性和耐化学腐蚀性能，可以满足多种工业领域的需求。
由于其独特的特点，生物基聚氨酯多元醇在汽车、建筑、医疗、包装等领域有着广泛的应用前景，具有巨大的市场潜力。
二、生物基聚氨酯多元醇的绿色制造技术生物基聚氨酯多元醇的绿色制造技术是指通过生物科技手段从植物生物质中提取原料，并采用环保的生产工艺制备聚氨酯多元醇的过程。
目前，研究人员已经提出了一系列绿色制造技术，主要包括：1. 生物质转化技术：利用生物质转化技术从植物中提取生物基聚氨酯多元醇的原料，实现了对可再生资源的有效利用。
2. 生物催化技术：利用生物催化技术替代传统的化学合成方法，在聚氨酯多元醇的生产过程中减少了化学物质的使用，降低了生产过程中的环境污染。
3. 循环利用技术：在生产过程中实现废弃物的回收利用，降低了生产成本和资源浪费，提高了生产效率。
通过采用上述绿色制造技术，生物基聚氨酯多元醇的生产过程更加环保、可持续，符合现代社会对绿色、低碳、循环的发展需求。
为推动生物基聚氨酯多元醇的产业化发展，需要进行产业化示范，验证其在工业应用中的可行性和经济效益。
医用可生物降解聚氨酯材料研究进展
具有微 ｝ 分离结 卡 与其 它 材 料 相 比具有 较 好 的 ｆ １ 勾， 生物 相容性 ， 但经 长期的临 床使 用发 现 ， 聚氯酯 的
生物 相容性 依然 存在 问题 。 聚氨酯作 为 医用生 物 材料 的主要 问题 是 所 使用 的硬 段 （ 主要 是 芳 香族
性链段 （ 即硬 段 ） 嵌段 而成 。软段 由低 聚 物多 元 醇 （ 如聚酯 、 聚醚） 构成 ， 硬段 由二异氰 酸酯和小分子扩 链剂（ 如二胺 和 二醇 ） 构成 。在 聚氨 酯 的合 成 过 程 中， 可以通过选 择不 同的嵌段 和调节 软硬段 问的 比 例 ， 聚氨酯进行 设计［ （ 对 ２ 如刚 性 的、 柔性 的、 线性 的或支形的）构造 出适应不 同要 求的聚氨酯 。目前 ，
关 键词 ： 生物 降 解 ； 聚氨 酯 ； 生物 材 料
中图分 类号 ： Ｑ ３３８ Ｔ ２．
文献 标识 码 ： Ａ
文 章编 号 ：０５３７ （０７０—０３０ １０—１４２０）４０６—６
聚氨酯材料以其优异 的力 学强度 、 高弹性 、 磨 耐 性、 润滑性 、 耐疲劳性 、 物相容性 、 生 可加工性等而广 泛用于长期 植入 的医用装 置及 人工器官 ， 比如心脏
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专 论 ・综 述
弹Ｃ７２Ｔ６８ 性，—５（Ｒ 体 ８１ＭＩ Ｈ Ａ）～ ２０． ：Ｃ Ｉ Ｅ７ ３ ０ — ＥＳ ０ Ｌ（ ６ Ａ Ｓ ４
医用可 生 物 降解 聚氨 酯 材 料研 究进 展
刘 庆 丰 ， 胜 山 ， 顺 红 冯 许
（ 湖北 工业 大学 机 电研 究 院 ， 匕武汉 ４ ０ ７ ） 湖』 ３ ０ ０
（ ）聚 碳 酸 酯 型 聚 氯 酯 １
维普资讯
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可生物降解聚氨酯在医学中的应用
作为 医用材料必须满足无毒 、 刺激性 、 无 无诱变性 、 抗原性 ，
由度大＿ ， １ 能根据特定需要选择各种各样性能 氨酯材料在 医学上的应用 、 究进 展 ， 研 并对聚氨 酯的组 织相客性 、 血液相客性及 降解
性 能 进 行 了讨 论 。 关键 词 生物 降解 生物材料 聚氨酯
Ｂｉｄ ｇ ａ ａ ｌ ｌｕ ｅ ｈ ｎ ｓｉ ｅ ｉａ ｐｌｃ ｔｏ ｏ ｅ ｒ ｄ ｂ ｅ Ｐｏ ｙ ｒ ｔ ａ ｅ ｎ Ｍ ｄ ｃ ｌＡｐ ｉａ ｉｎｓ
Ｆ ＥＮＧ ｋ ｉ Ｙａ ａ ．Ｗ Ｕ ｈ ｎ ｈ ｎ Ｚ ｅ ｚ ｅ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄＴｅｈ ｏｏ ｙ Ｔｉ ｊ ｉ ｒｉ ， ａ ｊ ０ ０ ２ Ｓ ｈ ｏ ｅ ｃ ｇｎｅｉ ｎ ｃｎ ｌｇ ， ａ ｉ Ｕｎｖ ｓ ｙ Ｔｉ ｉ ３０ ７ ） ｏＣ ａＥ ｎ ｎｎ ｅ ｔ ｎｎ
适应不 同的需求 。同时 由于聚氨酯具 有 良好的机械 性能 、 生物 相容性 和血液相容性 ， 被认 为是 最具有价 值 的医用合成 材料之
一
不引起癌症， 不引起溶血和凝血等条件， 并能与组织相容， 尽可 能不引起病变。毒性试验是评价一种材料作为医用生物材料应
用于人体 内的安全性和可行性的方法 。虽然 由于聚氨酯具有 微 相分离结构 ， 与其它 材料 相比具有较好 的生物相容性 ， 但经长期
Ｏ 前言
近年来 ， 随着生物 医用 高分子 可生物 降解材料研 究 的不断
力大 ， 在热力学 上具有 自发分 离的倾 向 ， 属热力 学不相容体 系，
聚氨酯PU调研-上海石化工业学校
聚氨酯(PU调研报告聚氨酯树脂是由异氰酸酷与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。
聚氨酯制品可分为泡沫制品和非泡沫制品两大类，而泡沫制品有软质硬质半硬质之分，非泡沫制品则包括涂料胶粘剂弹性体和弹性纤维 ) 氨纶等。
是最重要的六大合成材料之一，近年来，随着国内建筑节能、汽车工业、高铁、地铁、家电、新能源和环保等产业的快速发展，极大地拉动了 PI产品的需求，使中国成为世界PI产业发展和需求量增长最快的地区，形成了许多特点和热点。
一、聚氨酯的应用前景1.聚氨酯产业的绿色环保环保安全和绿色技术是当今全社会经济发展的主流，也是我国国民经济持续发展的必然选择，绿色环保是PI材料未来发展的一个重要方向。
①水性PI材料2008年我国PU制品总量中，含有有机溶剂高达33%这充分表明开发水性PU 产品的必要性和紧迫性。
目前我国水性 PI总产能10万t实际产量6万t增长率10% 应用领域分布；皮革涂饰剂 (49%)、工业水性涂料 (12%)、建筑乳胶漆 (10%)、工业胶粘剂 (9%)、汽车漆(8%)、手套涂层玻纤集束 (5%)、织物涂层胶 (4%)、木器漆 (3%)。
我国水性PU今后主要开发方向，工业涂料、胶粘剂、建筑涂料和水性 PU 皮革涂层。
②绿色生物质多元醇传统多元醇的上游原料多源于石油和天然气等资源 , 但随着日益严重的能源短缺和人们环保意识的增强，开发利用再生资源制造生物质多元醇，从而制得绿色PU 材料已成为一个新的亮点。
目前制备生物质多元醇的原料主要有植物油和植物纤维素、木质素多元醇以及蔗糖、淀粉等。
中国林业科学院林化学所已研制成了松脂和油脂基酯多元醇，并与江苏力强化工公司建成年产5万t生产线。
上海中科合臣和山东莱州金日化工已制成大豆油多元醇 , 福建新达保温材料公司已制成竹子为原料的植物纤维素多元醇。
生物质多元醇可取代 20%~30%的聚醚多元醇 , 用于制造多种PU材料,包括PU硬泡、胶粘剂、涂料、弹性体和塑胶跑道等。
聚氨酯pu是什么材料
聚氨酯pu是什么材料聚氨酯PU是一种热固性塑料，也是一种高分子弹性体，其英文名为Polyurethane，简称PU。
它是由聚醚、聚酯等多元醇与异氰酸酯类化合物经缩聚而成的一种聚合物。
聚氨酯PU具有优良的耐磨性、耐撕裂性、耐氧化性和耐溶剂性，同时还具有良好的弹性和韧性，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
首先，聚氨酯PU在涂料行业中有着重要的地位。
由于其良好的耐磨性和耐腐蚀性，聚氨酯PU被广泛应用于汽车、船舶、飞机等表面涂装，能够有效地保护基材不受外界环境的侵蚀，延长使用寿命。
此外，聚氨酯PU还可以作为地板涂料、家具涂料等领域的涂料材料，具有良好的装饰效果和耐磨性，受到了市场的青睐。
其次，聚氨酯PU在建筑行业中也有着广泛的应用。
作为一种优良的密封材料，聚氨酯PU可以用于建筑构件的密封填缝，具有优异的耐候性和耐老化性能，能够有效地防止水汽和空气的渗透，保证建筑结构的密封性和耐久性。
同时，聚氨酯PU还可以用于建筑保温材料的制备，具有良好的保温隔热效果，有助于提高建筑物的能效。
此外，聚氨酯PU还在其他领域有着重要的应用价值。
在交通运输领域，聚氨酯PU被广泛应用于汽车座椅、车身覆盖件、轮胎等零部件的制造，具有良好的减震和缓冲效果，提高了汽车的安全性和舒适性。
在家居生活用品领域，聚氨酯PU被用于制作家具、鞋材、包装材料等，具有良好的手感和耐用性，受到了消费者的喜爱。
总的来说，聚氨酯PU作为一种优良的高分子材料，在各个领域都有着重要的应用价值。
它的优异性能和多样的应用使得它成为了当今工业生产中不可或缺的材料之一。
随着科技的不断进步和创新，相信聚氨酯PU在未来会有更广阔的发展空间，为人类社会的进步做出更大的贡献。
可降解绿色高分子材料PLA
可降解绿色高分子材料PLA可降解塑料产品百花齐放。
塑料是现代化工行业最重要的材料之一，然而由此产生的“白色污染”问题被广泛关注。
可降解材料不仅可以大幅减少废弃塑料对环境造成的影响，同时也是实现资源循环和利用的有效载体。
各种可降解塑料在性能、实用性、降解性、安全性上都有其各自的特点。
PLA 技术壁垒较高，核心竞争优势在于丙交酯的生产PLA 目前是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物基和生物降解塑料。
PLA 制备有两种方法，分别是丙交酯开环聚合法和直接缩聚法，工业上广泛采用的是丙交酯开环聚合法。
中间体丙交酯的合成和纯化是目前 PLA 工艺流程中的核心技术和难点，其反应条件苛刻、工艺复杂、技术要求较高、生产成本较高，是国内企业 PLA 产能扩张的主要技术壁垒。
目前 PLA 产能主要集中于海外，国内仍处于起步阶段。
许多企业正在加强与科研机构的合作研发，试图打通乳酸、丙交酯、聚乳酸的全产业链。
预计未来 PLA 投产速度将有大幅提升，市场前景广阔。
国内在建或规划 PLA 项目新增产能合计160 万吨。
上市公司金丹科技、万华化学、道恩股份、中粮科技也在积极布局 PLA 产业链。
“禁塑令”开始实施，应用场景不断拓展，供不应求经过 2020 年一年的准备期，我国已形成了国家-地方多层次的禁塑政策体系，政策再度趋严，进入执行阶段，对可降解塑料行业的利好正式落地。
可降解塑料已应用在多个场景，如线下商超、零售和餐饮、外卖平台、社区团购平台等，需求量因此大幅增加，出现了供不应求的局面。
据我们测算：未来 5 年中国可降解塑料市场需求量有望达到 238 万吨，市场规模可达 477 亿元；未来 10 年有望达到 428 万吨，市场规模可达 855 亿元，未来可降解塑料市场空间较大。
1.1 可降解塑料产品百花齐放可降解塑料是白色污染的最佳解决方案。
塑料是现代化工行业最重要的材料之一，然而，使用后的废弃塑料制品具有数量大、分布广、难回收等特点，形成了全球都非常关注的“白色污染”问题，不仅污染环境、危害健康，还占用宝贵的土地资源。
可生物降解聚氨酯
可 生 物 降 解 聚 氨 酯张子鹏 顾利霞(中国纺织大学材料学院 上海 200051) 摘 要 本文综述了目前开发的可生物降解聚氨酯的合成及其降解机理,并对可生物降解聚氨酯的发展前景作了评述。
关键词 可生物降解 聚氨酯 降解机理BIODEGRADAB L E POLY URETHANEZhang Z ipeng G u Lixia(China T extile University,Shanghai,200051) Abstract The synthesis and biodegradation mechanism of biodegradable polyurethane are reviewed,and its development prospects are als o discussed in this article.K ey w ords biodegradable polyurethane biodegradation mechanism 聚氨酯(PU)材料是一类性能优异的高分子材料,广泛地应用于交通运输、冶金、建筑、轻工、印刷等工业领域。
到了90年代,聚氨酯越来越多地进入航空、航天、汽车等领域,市场正持续向高峰发展[1]。
预计到2000年,世界聚氨酯年消费量将达到870万t,年均增长率为9%,其中亚太地区年消费平均增长率为10%～20%,超过了世界的的年平均增长率。
而我国是聚氨酯最有潜力、最有希望的市场,年均增长率约为15%[2]。
但是,聚氨酯有不能自然降解的缺点,所以聚氨酯的蓬勃发展也带来了其废弃物污染环境的问题,开发可生物降解聚氨酯材料被认为是解决这一难题的理想途径之一。
1 可生物降解聚氨酯的合成利用聚氨酯的异氰酸酯组分的异氰酸酯基团(-NC O)的高活性和天然高分子化合物的可生物降解性能,把含有多个羟基(-OH)的天然高分子化合物作为聚氨酯多元醇组分之一,制成各种聚氨酯材料,既可以减少多元醇的用量,降低成本,又能赋予制品生物降解性能。
聚乳酸
新型包装材料——聚乳酸一、简介聚乳酸(polylactic acid, 简称PLA)是以乳酸为单体化学合成的，也称聚丙交酯，是具有可生物降解的高分子聚酯材料,其分子式为(C3H4O2)n。
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。
聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。
由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，还具有聚苯乙烯(PS)相似的光泽度和加工性能，因此具有广阔的市场前景，用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。
美国和日本已开始工业化生产PLA。
意大利一公司使用美国生产的天然聚交酯（PLA）设计和制造新鲜农产品包装材料，这种新的包装材料将在欧洲的零售商店使用。
天然的PLA 是一种生物基的聚合物，由100%来自玉米淀粉的细菌发酵而成。
PLA不仅具有较高的强度和透明度，而且为零售商提供了包装天然产品使用天然基包装材料的机会。
二、PLA材料性能聚乳酸的优点主要有以下几方面：（1）聚乳酸（PLA）使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。
淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。
其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，是公认的环境友好材料。
（2）机械性能及物理性能良好。
聚乳酸（PLA）含有有序排列的光学活性中心,其结晶性和刚性较高,制成的薄膜抗张强度是聚乙烯薄膜的数倍。
PLA还具有最良好的抗拉强度及延展度，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便。
也可以采用各种普通加工方式生产，与目前广泛所使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。
传统塑料的“新替身”——生物基高分子材料
202426APR.撰文/刘玉飞 杨昌磊（贵州大学材料与冶金学院） 魏寒娜（兰考县仪封镇刘岗小学）传统塑料的“新替身”自上个世纪以来，塑料产品因其独特的功能性，深入到我们生活中的方方面面。
然而，传统塑料工业的迅猛发展，也让人类遇到了前所未有的危机。
对此，一群绿色“替身”挺身而出，让我们一起来瞧瞧吧！全球战塑，为何迫在眉睫？塑料是通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物材料。
传统塑料（例如基乙烯、聚丙烯）的原▶ 生物基高分子材料的循环（供图/刘玉飞）料通常来自石油裂解，而全球化石资源的逐渐枯竭，给传统塑料的产量带来了严峻的挑战。
同时，长期以来，传统塑料不仅消耗了大量的非可再生资源，其生产和使用过程中还会释放大量的温室气体和有害物质，对环境造成重大影响。
生物方面，海洋中的垃圾和塑料对所有海洋生物都将构成严重威胁；生态方面，塑料对浮游生物和海洋、淡水和陆地系统产生的影响也会间接改变全球碳循环；人体健康方面，海洋垃圾和塑料废弃物同样会威胁人类本身……绿色“救星”——生物基高分子材料面对传统塑料带来的挑战，开发新型的、可持续的、环境友好的高分子材料成了当今科学研究的重要方向之一。
科学家发现，一些生物资源（如植物、微生物等）也能成为生产高分子材料的原料，生物基高分子材料就这样诞生了。
这类材料的开发和应用，不仅可以减少对有限化石资源的依赖、降低碳排放，还有助于推动农业的可持续发展，实现从“石油经济”向“生物经济”的转变。
更重要的是，许多生物基高分子材料具有良好的生物降解性，使用后可以通过自然过程分解，大大减少了环境污染。
—生物基高分子材料▶ 传统塑料带来的环境污染SPECIAL REPORT特别策划27（责任编辑 / 代竹蕊 美术编辑 / 周游）生物资源是自然界赋予我们的宝藏。
现在，生物资源还被用来代替石化资源，生产可持续的生物基高分子材料产品。
积极参与生物资源的利用，我们能够改变自身和身边的环境，迈向一个更加绿色、可持续的未来！生物资源来自哪里？生物基高分子材料的单体主要来源于生物资源，包括农作物、植物油、微生物等。
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绿色高分子——可生物降解的聚氨酯材料
摘要：本文讲述了可生物降解聚氨酯的降解机理，及其几种制备方法，和对这种材料的展望
关键词：聚氨酯，降解机理，制备方法，展望
聚氨酯材料是发展最快的高分子材料之一,具有耐磨、抗撕裂、抗挠曲性好等特点,因而被广泛地应用于交通运输、冶金、建筑、轻工、印刷、汽车、建筑、家具等领领域。
近年来随着人们环境保护意识的增强, 为了减少对日渐枯竭的石油产品的依赖性, 绿色环保型聚氨酯材料成为各国研究开发的热点 , 其中生物可降解植物基聚氨酯材料的研究是其最主要的研究方向之一。
1. 可生物降解聚氨酯的降解机理
聚合物的生物降解是微生物(细菌,霉菌或藻类)与之作用消化吸收的过程, 大致有三种作用机理:(1)生物物理作用,由于生物细胞增长而使聚合物组分水解、电离或质子化而发生机械性毁坏,分裂成低聚物碎片;(2)生物化学作用, 微生物对聚合物作用,使聚合物分解,产生新的物质,如甲烷、二氧化碳和水等;(3) 酶直接作用,聚合物被微生物侵蚀而导致聚合物分裂或氧化崩裂。
聚氨酯的生物降解性能与其结构和环境有关。
Datby和Kaplan等的研究表明, 酯键连的聚氨酯对微生物是敏感的,而醚键连的聚氨酯对微生物则有颇大的抵抗性。
酯型聚氨酯的破坏可归因于水或湿气在酯键上的水解作用,其结果造成了聚合物链的断裂。
但是,酯型聚氨酯和醚型聚氨酯的生物降解都仅限于相当低的程度,不能完全降解,而且需要较长的时间。
天然高分子化合物作为一种活性填料添加到聚氨酯体系中,同时起到交联剂和填充剂的作用,并和聚氨酯有着良好的相容性,容易制成均相的材料。
在生物降解时,聚氨酯大分子链会因天然高分子化合物被微生物分解而断裂, 这不仅会导致聚氨酯的分子量下降,而且生成了容易受到微生物攻击的链端和弱键,有利于大分子链被氧化或发生水解而进一步降解,直至达到完全降解。
具体来讲,其生物降解的过程可分成两个阶段:(1)天然高分子化合物的降解,使聚氨酯在表面上形成了许多微孔。
随废弃时间的加长,微孔逐渐增大,天然高分子化合物和二异氰酸酯形成的氨酯键首先受到微生物的侵袭,被其分解;(2)随着天然高分子化合物的分解,在聚氨酯材料上生成许多微孔,这就使微生物容易侵袭其内部的天然高分子化合物,在内部形成微孔,加速聚氨酯的降解, 直至聚氨酯完全降解。
2. 可生物降解聚氨酯的制备
天然高分子包括纤维素、淀粉、木质素、单宁、树皮等,这些结构中都含有丰富的羟基，利用聚氨酯的异氰酸酯组分的异氰酸酯基团(-NCO)的高活性和天然高分子化合物的可生物降解性能,把含有多个羟基(-OH)的天然高分子化合物作为聚氨酯多元醇组分之一,制成各种聚氨酯材料,既可以减少多元醇的用量,降低成本,又能赋予制品生物降解性能。
如日本开发的将木粉蔗糖及废弃的咖啡等天然原料混于聚合物多元醇中。
如果能够实现天然高分子对石油聚醚的替代,就可以减少对石油产品的依赖,降低成本,这对发展聚氨酯工业,缓解当前人类所面临的能源和环境危机,都具有十分重要的意义。
近年来文献报道的有关可生物降解聚氨酯制备方法主要包括以下几个方面。
2.1 纤维素制备可生物降解聚氨酯材料
纤维素是地球上存量最大的天然高分子,它作为可再生天然材料是生物降解
材料的良好原料,由于性能方面的原因,目前可生物降解聚氨酯中所用的纤维素大多是醋酸纤维素。
二异氰酸酯作为偶联剂,含有端羟基的三醋酸纤维素和聚酯、聚醚等其它含有端羟基的聚合物发生偶联反应,可以生成醋酸纤维素嵌段共聚物。
这类嵌段共聚物因具有优良的性能而得到了广泛的研究。
如Steinman用他合成的醋酸纤维素嵌段共聚物纺丝, 制成了弹性纤维。
除去三醋酸纤维素嵌段上的乙酰基可以生成另外一类嵌段共聚物——纤维素嵌段共聚物。
用这种方法通过改变嵌段共聚物的组成, 可以制备不同性能的可生物降解聚氨酯。
Linn和Steinnett用上述方法合成了纤维素二元共聚物和三元共聚物。
充分乙酰化的三醋酸纤维素在酸性条件下水解, 生成具有端羟基的三醋酸纤维素低聚物(HATA),HATA和二异氰酸酯反应,制成二元共聚物,HATA和TDI或MDI反应得到的预聚物再与聚丙二醇或聚丁二醇反应,生成三元共聚物。
这两种共聚物在甲醇中很容易脱掉乙酰基而生成纤维素二元共聚物和三元共聚物。
他们研究了共聚物的生物降解性能后发现,这些共聚物很容易被A-淀粉酶降解掉,而且降解速度与纤维素嵌段的取代度有关。
因为A-酶存在于人体中,所以这类共聚物可应用于生物医学领域。
2.2 木质素、单宁、树皮制备可生物降解聚氨酯材料
木质素是仅次于纤维素的一种最丰富且重要的芳香族高分子化合物, 其分子中含有羧基、酚羟基和醇羟基等多种基团,这些基团可以与异氰酸酯进行反应, 因此木质素可以用来代替部分或全部的聚醚或聚酯多元醇用于制备聚氨酯,是极具潜力的一种资源。
以木质素作为合成PU的多元醇, 能制备出具有高应力和低极限应变的材料。
加入18%的聚乙二醇(PEG)以提供软段结构,与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应可改善PU的硬度,但与甲苯二异氰酸酯(TDI)反应,所得产物硬度仍很高。
用木质素填充聚氨酯可以改善其热力学性能和生物降解性能。
DSC和TG分析表明,聚氨酯的机械性能与植物组分含量呈线性递增。
土埋法试验表明其具有良好的生物降解性。
2.3 低聚糖衍生聚氨酯
低聚糖中含有多个羟基,可以和异氰酸酯基团反应生成氨酯键。
Zeterlund 等把葡萄糖P果糖P蔗糖的混合物添加到PEG-MDI预聚物中,以溶于二甘醇的1,4重氮二环(2,2,2)辛烷为催化剂,在室温下预聚10min再在120℃下固化25h,制成可生物降解的聚氨酯。
葡萄糖和果糖的含量为8%或果糖的含量为14%时,所得聚氨酯可制成延展性均匀的薄膜。
差示扫描量热法(DSC)测试发现,聚氨酯的玻璃化转变温度(Tg)随低聚组分含量的增加而上升,熔点却下降。
动态测试还表明随低聚糖组分含量的增加,储能模量和损耗因子上升,断裂应力增加,断裂应变下降,这说明低聚糖含量的上升,所得聚氨酯的弹性增加,粘性下降。
2.4 淀粉衍生聚氨酯
淀粉是地球上含量第二的植物原料, 资源丰富且价格低廉。
其分子中富含羟基, 可作为多元醇与异氰酸酯反应合成聚氨酯
TDI 和聚醚在80~90℃下反应1~2h 后制成预聚体, 再把干燥至恒重的淀粉加入到预聚体中,在70~80℃下快速搅拌1~2h,制成淀粉-预聚物。
在预聚体中加入各种助剂后高速搅拌2~ 3s,然后注入模具内发泡, 制成具有生物降解性能的聚氨酯泡沫体。
测试结果表明,该聚氨酯泡沫体除回弹性略有下降外, 其余性能均达到或超过普通聚氨酯泡沫体的性能, FTIR 谱分析表明,淀粉的羟基和二异氰
酸酯发生了反应。
目前用淀粉制备可生物降解的聚氨酯材料的研究最多,但是该类材料也有缺点,比如耐水性和湿强度差,遇水力学性能明显下降。
因此,需要对淀粉进行处理, 如用化学修饰、接枝共聚进行改性。
另外和纤维素一样,固体的淀粉需要液化后才能作为多元醇组分使用。
为了提高淀粉衍生聚氨酯的力学性能,可用改性淀粉来代替普通淀粉经环氧乙烷醚化的淀粉加入到聚氨酯预聚体中,再经进一步交联可得到聚氨酯弹性体,与添加普通淀粉制成的聚氨酯相比,其力学性能有了明显的改善。
2.5 其它类型的可生物降解聚氨酯
也有人用可完全生物降解的聚合物如聚乳酸、聚内酯、聚碳酸亚乙酯等作为聚氨酯的多元醇组分,与二异氰酸酯一起反应来合成可生物降解聚氨酯,这类聚氨酯特别适合应用于医学领域Sakots等用乙二醇、丙三醇一起与聚乳酸反应, 制得二醇和三醇的低聚物, 再与多苯基多次甲基多异氰酸酯、水、三亚乙基二胺及泡沫稳定剂(硅油类)反应,注模得到可生物降解聚氨酯泡沫。
邹新伟等研究了用聚碳酸亚乙酯(PEC)合成的可生物降解聚氨酯
3 展望
随着聚氨酯用途的不断拓宽, 其消费量也越来越大。
用于机械、交通运输、轻工、电器包装及保温材料等领域的聚氨酯都要求能够生物降解。
以可再生天然植物资源为原料制备可生物降解聚氨酯材料, 不仅可解决废弃聚氨酯材料对环境污染的问题,而且也减少了对日渐枯竭的石油产品的依赖性, 特别是农林副产物和农林废弃物的充分利用, 不仅降低了聚氨酯的原料成本, 而且还提升了农林副产物和农林废弃物的使用价值。
因此, 此类生物可降解聚氨酯材料将具有十分广阔的发展前景。
今后, 生物可降解植物基聚氨酯的合成机理、结构性能关系、降解机理及其降解速度的可控性等还有待于进一步研究, 以扩大其应用范围。
参考文献：
赵婷婷，粱书恩，王建华.可生物降解的聚氨酯材料研究.化工新型材
料.2008.36(12):7-9
王仕财，朱春凤，毛建卫.生物课降解植物基聚氨酯材料研究进展.这就科技学院学报.2008.20(3):184-188
张子鹏，顾利霞.可生物降解聚氨酯.化工新型材料.2007.27(17):23-25
李勇，陈大俊，李瑶君.生物课降解聚氨酯材料研究进展.1999.24(13):28-30 邹新伟，杨淑英，陈立班，江英彦.生物降解型聚氨酯研究进展1997.1:53-56。