生物降解材料

土埋法
陪替氏培养器定量法
在容器中加入试验样品和营养琼脂，接种微生物进行培养，经一定时间后， 分析试样的失重情况以及某些物理变化或化学变化。优点是可快速降解，在短 时间内获得试验结果，重复性好，定量性好；缺点是不能反映自然界中的实际 情况。
酶分析法
在容器中加入缓冲液和试验样品，让酶作用一定的时间后，分析试样 的失重情况，目测霉菌的生长情况，显微镜分析试样物理性能或化学性能 的变化。优点是试验周期短，重复性好，定量性好；缺点是不能反映自然 界中的实际情况。
生物降解材料
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概述
生物降解材料是20世纪80年代后由于环境和能源之间的矛盾凸显而 发展起来的一种新型高分子材料。 它是指在一定条件下、一定时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物 降解的一类高分子材料。 真正的生物降解高分子在有水存在的环境下，能被酶或微生物水解 降解，从而使高分子主链断裂，分子量逐渐变小，以致最终成为单体或 代谢成二氧化碳和水。
完全生物降解材料
聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkan或 PHA）是很多细菌合成 的一种细胞内聚酯，在生物体内主要是作为细胞内碳源和能源的贮藏性物 质而存在的。 聚乳酸（PLA）是以微生物发酵产物-乳酸为单体化学合成的聚酯。 聚ε-己内酯（PCL）是由ε-己内酯经开环聚合得到的低熔点聚合物， 其熔点仅62℃。
医用生物降解材料
医用材料不仅需要有医效，而且还要安全、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，可被生物 体内的溶解酶分解而吸收，生物降解塑料已被广泛用于手术缝合线、人造 皮肤、矫形外科、体内药物缓释剂和吸收性缝合线等领域。
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二氧化碳聚合物PPC 水溶性PVA
聚乙烯醇是一种水溶性高分子材料，分子量一般比较低（几千到一两万）,一般和淀粉 共混制备吹膜材料，也有用于医疗、海洋等领域。
降解性能及其评价
土埋法有室外土埋法和室内土埋法两种，其微生物源主要是土壤中 的微生物群，经一定时间后，取出试样测定其失重、机械性能变化，或 用电子显微镜确定其被土壤中微生物侵袭的状况。优点是能反映出自然 环境条件下的生物分解性能；缺点是试验周期长，试验结果因土质不同 而不同，重复性差。
PET是一种性能优良的通用高分子材料，当其中加入PEG进行熔融共 缩聚，可以合成具有微相分离结构的嵌段共聚物，其降解速度明显加快， 为聚合物用作环境友好材料和生物医学材料奠定了基础。
生物降解材料的应用极为广泛，包括医药、农业、工业包装、家庭 娱乐等 。 近年来发展的生物降解性吸收高分子材料是指材料完成医疗作用后， 在一定时间内被水解或酶解成小分子参与正常的代谢循环，从而被人体吸 收或排泄。 生物降解塑料已被用在血管外科、矫形外科、体内药物释放基体和吸 收性缝合线等医疗领域。农用降解材料最终转化成提高土质的材料，主要 有农用覆膜、药物的控制释放。在塑料卡中(如信用卡、IP卡等)加入降解 性材料也能使其在废弃后迅速降解而不污染环境。 目前在美国西方发达国家 ，包装材料和方便袋等都已使用可降解的 纸材料或纸袋。这些材料的使用大大降低了对环境的白色污染，提高了 环境质量。
理想的农用材料是能与其他生物降解材料协同作用转化为提高土质 的材料，生物降解材料在农业上主要用作农用地膜和农作物生长容器。 生物降解材料在农业方面的其他应用还有草皮种植片、堆肥用袋以 及农用药物的摈释材料等。
包装用途
生物降解塑料制成的食品袋、包装袋、垃圾袋因其生物降解性而大 受青睐。生物降解包装材料一般是将可降解的高分子聚合物加入到层压 膜中或直接与层压材料共混成膜。食品包装材料和容器一般要求能保证 食品不腐烂、隔离氧气且材料无毒。
作用机理
生物降解性高分子材料的降解通常是以化学方式进行的，即在微生物 活性的作用下，酶进入聚合物的活性位置并渗透至聚合物的作用点后，使 聚合物发生水解，从而使聚合物的分子骨架发生断裂，成为小的链段，并 最终断裂成稳定的小分子产物，完成降解过程。 一般高分子材料通过生物物理作用、生物化学作用和酶的直接作用等 途径而进行降解。
分类
淀粉基降解材料
淀粉基降解材料指的是其组成中含有淀粉或其衍生物作为共混体系的 一类材料。淀粉作为可再生资源价廉易得，淀粉填料能促进基体树脂的降 解，加工和成型利用现有的填充塑料加工技术和设备，使用性能与基体树 脂接近或相当。
PLA类降解材料
PLA无毒、无刺激性、强度高、易加工成型，具有优良的生物兼容 性，可生物降解吸收，在生物体内经过酶解，最终分解成水和二氧化 碳。PLA类降解材料是一种新型功能性医用高分子材料。
放射性C14示踪法
用C14标记聚合物产品，在微生物的作用下产生CO2，用碱性溶液吸收，用 滴定法测出CO2总量，再用放射性衰减率法测定C14的CO2量，用C14的CO2占 产生的CO2的百分数表示微生物侵蚀的程度。优点是实验结果可靠、明确。生物 降解性能的测试可以检测样品生物降解性能的优劣。
应用
农业用途
聚酯类--PBS/PBSA/PBAT
PBS是由丁二酸与丁二醇经化学合成的脂肪族聚酯，目前原料来源于石油基。优点是 加工性良好，耐热性优良（维卡温度98℃），但很脆，力学性能太差，且不耐水解，降解 速率很慢。 在PBS基础上引入己二酸单体，以共聚的方式合成PBSA，降低了PBS的结晶度（随共 聚含量增大而降低）改善了韧性，但也降低了强度、刚性和维卡软化温度。
聚酸酐降解材料
20世纪70年代人们利用其水解不稳定性，开发出生物降解材料。 由于其优良的生物兼容性和表面溶蚀性，在医学领域得到广泛的应用。
聚氨酯(PUR)降解材料
可降解性PUR主要有纤维素／木质素／树皮改性PUR、单糖或二糖改 性PUR和淀粉改性PUR。广泛用于建筑、家具、电器等行业。
聚对苯二甲酸乙二酯(PET) ／聚乙二醇(PEG)降解材料