生物可降解材料 ppt课件
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78冷冻干燥菌体表面活性剂破胞离心过滤分离次氯酸钠洗涤离心过滤分离水洗离心过滤分离烘干产品79该方法能够比较方便的实现在水相中提取phb这是它的突出优点但要使用大量的表面活性剂而且次氯酸钠的使用不可避免的造成了phb的降80五其他方法基因工程技术重组大肠杆菌生产phb的方法用氨水从这类细胞中提取phb就是其中的一种方81各种提取phb的方法比较82一降解机制图79中第四步到第七步是降解过程
15
16
PHAs的结构、物理化学性质-续
PHB较脆和发硬，但可通过与适量HV共聚而补偿。
随着 PHBV 中 HV 组分的增加，聚合物的劲度降低而韧性 增加，且共聚物的熔点随着HV组分的增加而降低，使得 较易对其进行热加工处理。 HV -β--羟基戊酸
单体 4HB 的聚合物或 3HB 与 4HB 的共聚物 P(3HB-co-4HB) 则是高弹体，且其生物降解的速度比均聚PHB或PHBV更 快。 HB -β--羟基丁酸
固氮菌：产生多糖，PHB的比产率降低，技术问题。 甲基营养菌：PHB产率中等。 真养产碱杆菌：生长快，易培养、胞内PHB含量高、 聚合物分子量大并能利用各种较经济的能源。 最终选择了——
真养产碱杆菌（A . eutrophus）
27
工业化生产PHAs的微生物
真养产碱杆菌(Ralstonia eutropha)为革兰氏阴性的兼性化
甲醇是最便宜的基质之一，
ICI 拥有生产甲醇单细胞蛋白的技术经验，曾考虑用甲醇
作基质生产PHB。甲醇菌积累PHB含量不高，PHB回收成
本大，获得的PHB的分子量较小，故放弃该路线。
但可以作为寻求新的菌种和开发更有效的培养方法的途径。
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PHAs的结构、物理化学性质-续
PHB较脆和发硬，但可通过与适量HV共聚而补偿。
随着 PHBV 中 HV 组分的增加，聚合物的劲度降低而韧性 增加，且共聚物的熔点随着HV组分的增加而降低，使得 较易对其进行热加工处理。 HV -β--羟基戊酸
单体 4HB 的聚合物或 3HB 与 4HB 的共聚物 P(3HB-co-4HB) 则是高弹体，且其生物降解的速度比均聚PHB或PHBV更 快。 HB -β--羟基丁酸
固氮菌：产生多糖，PHB的比产率降低，技术问题。 甲基营养菌：PHB产率中等。 真养产碱杆菌：生长快，易培养、胞内PHB含量高、 聚合物分子量大并能利用各种较经济的能源。 最终选择了——
真养产碱杆菌（A . eutrophus）
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工业化生产PHAs的微生物
真养产碱杆菌(Ralstonia eutropha)为革兰氏阴性的兼性化
甲醇是最便宜的基质之一，
ICI 拥有生产甲醇单细胞蛋白的技术经验，曾考虑用甲醇
作基质生产PHB。甲醇菌积累PHB含量不高，PHB回收成
本大，获得的PHB的分子量较小，故放弃该路线。
但可以作为寻求新的菌种和开发更有效的培养方法的途径。
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第七章 生物可降解高分子材料参考幻灯片
表一：天然高分子的分类和常见例子
天然 高分 子
天
天
然
然
多
纤
糖
维
天
天
天
然
然
然
蛋
树
橡
白
胶
胶
植
动
植
动
矿
动
卵
种
天
物
物
物
物
物
物
白
子
松
然
多
多
纤
纤
纤
蛋
蛋
蛋
香
乳
糖
糖
维
维
维
白
白
白
胶
淀 粉
甲 壳 素
棉 、 麻 等
毛、 蚕丝 等
石 棉 等
胶 原 蛋 白
白 朊
大 豆 蛋 白
图1 淀粉颗粒的扫描电子显微镜照片： (a) 普通 的玉米淀粉；(b)小麦淀粉。
接枝改性就是在淀粉骨架上引入大分子链，按照 方式可分为接枝聚合和衍生反应。淀粉接枝改性 主要为提高共混体系的使用性能或作为增容剂来 增加淀粉和共聚物的相间结合力。
所谓小分子改性就是低分子量物质与淀粉的羟基 反应，使淀粉带上官能团。常见的小分子改性淀 粉有烯丙基淀粉和乙酰化淀粉等。
将热淀粉与其它材料共混，既可以提高淀粉的耐 水性和力学强度，又大大简化了材料的制备过程。 常见的可与淀粉共混的材料有不可降解的合成高 分子，可降解的合成高分子，天然高分子以及天 然无机物等。
高分子类型
主链键合形式
降解产物
聚酯 聚醚
—C—COO—C— —C—O—C—
—COOH + HO—C— —C—OH + HO—C—
聚乳酸PLA生物可降解材料ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
7聚乳酸材料的发展前景
2024/8/6
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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4PLA的体外降解
聚乳酸的分解有两个阶段：经水解反应分解之后再靠微生物 分解
在自然环境中首先发生水解，通过主链上不稳定的酯键水解 而成低聚物，然后，微生物进入组织物内，将其分解成二氧 化碳和水。在堆肥的条件下（高温和高湿度），水解反应可 轻易完成，分解的速度也较快。在不容易产生水解反应的环 境下，分解过程是循序渐进的。
2 聚乳酸降解概述
2024/8/6
聚乳酸(PLA)属于线型热塑性生物可降 解脂肪族聚酯。
以玉米、小麦、木薯等一些植物中提 取的淀粉为最初原料,经过酶分解得到葡 萄糖,再经过乳酸菌发酵后变成乳酸,然后 经过化学合成得到高纯度聚乳酸。
聚乳酸制品废弃在土壤或水中，47天 内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻 底分解成CO2和H2O，成为植物光合作用 的原料，不会对环境产生污染，因而是 一种完全自然循环型的可生物降解材料 。
乳酸大量存在时，会导致人体内环境稳态的丧失，尤其是固有的酸碱平衡将被
打破，轻则代谢紊乱，重则危及生命，因此，人体内必须消除乳酸。 直接氧化分解为CO２和H２O
在氧气充足的条件下，骨骼肌、心肌或其它组织细胞能摄取血液中的乳酸，在 乳酸脱氢酶的作用下，将乳酸转变成丙酮酸，然后进入线粒体被彻底氧化分解 ，生成ＣＯ２和Ｈ２Ｏ，通过呼吸道、大小便、汗液排除体外。
降解的主要方式：本体侵蚀。
PLA材料浸入水性介质中或植人体内后，首先发生材料吸水。 水性介质渗入聚合物基质，导致聚合物分子链松弛，酯键开始初 步水解，分子量降低，逐渐降解为低聚物。
生物可降解高分子ppt
生物降解高分子材料
040102黄演 040108杨文丽
高分子降解性概念
ASTM（American Society for Testing and Materials）定义：
生物降解高分子材料是指通过自然界 微生物（细菌、真菌等）作用而发生降解 的高分子。
一般来说，生物降解高分子指的是在 生物或生物化学作用过程中或生物环境中 可以发生降解的高分子。
高分子比高熔点高分子易于生物降解。
▪
酯键、肽键易于生物降解，而酰胺键由于分子间的
氢键难以生物分解。
▪
亲水高分子比疏水高分子易于生物降解。聚合物的
亲水性和疏水性链段对生物降解性的影响也很大，研究
发现同时含有亲水性和疏水性的链段的聚合物比只有一
种链段结构聚合物更容易生物分解。
▪
环状化合物难降解。
▪
表面粗糙的材料易降解。
降解过程
▪ 生物化学作用 1） 高分子材料的表面被微生物黏附，微生物黏 附表面的方式受高分子材料表面张力表面结构多孔 性温度和湿度等环境的影响。 2） 高分子在微生物分泌的酶作用下，通过水解 和氧化的反应将高分子断裂成为低相对分子质量的 碎片。 3） 微生物吸收或消耗的碎片一般相对分子质量 低于500，经过代谢最终形成CO2、H2O等。
常见高分子主链的降解性
HOOC [
O C O CH2CH2 ]n OH
OH HOOC [ (CH2)4 C N (CH2)6 ]n NH2
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂） 聚己二酰己二胺（尼龙—66）
OH H2N [ (CH2)6 C N ]n (CH2)6 COOH
HO OCN [ (CH2)6 N C O (CH2)4 ]n OH
可降解塑料作为高科技产品和环保产 品正成为当今世界瞩目的研究开发热点， 而其中生物降解塑料能保持塑料特性，即 使用中的稳定性、各种应用性、易处理性 以及经济性；在降解方面，利用生物系统 使塑料分子链的主要成分发生断裂，在塑 料材料领域中有着广阔的前景。
040102黄演 040108杨文丽
高分子降解性概念
ASTM（American Society for Testing and Materials）定义：
生物降解高分子材料是指通过自然界 微生物（细菌、真菌等）作用而发生降解 的高分子。
一般来说，生物降解高分子指的是在 生物或生物化学作用过程中或生物环境中 可以发生降解的高分子。
高分子比高熔点高分子易于生物降解。
▪
酯键、肽键易于生物降解，而酰胺键由于分子间的
氢键难以生物分解。
▪
亲水高分子比疏水高分子易于生物降解。聚合物的
亲水性和疏水性链段对生物降解性的影响也很大，研究
发现同时含有亲水性和疏水性的链段的聚合物比只有一
种链段结构聚合物更容易生物分解。
▪
环状化合物难降解。
▪
表面粗糙的材料易降解。
降解过程
▪ 生物化学作用 1） 高分子材料的表面被微生物黏附，微生物黏 附表面的方式受高分子材料表面张力表面结构多孔 性温度和湿度等环境的影响。 2） 高分子在微生物分泌的酶作用下，通过水解 和氧化的反应将高分子断裂成为低相对分子质量的 碎片。 3） 微生物吸收或消耗的碎片一般相对分子质量 低于500，经过代谢最终形成CO2、H2O等。
常见高分子主链的降解性
HOOC [
O C O CH2CH2 ]n OH
OH HOOC [ (CH2)4 C N (CH2)6 ]n NH2
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂） 聚己二酰己二胺（尼龙—66）
OH H2N [ (CH2)6 C N ]n (CH2)6 COOH
HO OCN [ (CH2)6 N C O (CH2)4 ]n OH
可降解塑料作为高科技产品和环保产 品正成为当今世界瞩目的研究开发热点， 而其中生物降解塑料能保持塑料特性，即 使用中的稳定性、各种应用性、易处理性 以及经济性；在降解方面，利用生物系统 使塑料分子链的主要成分发生断裂，在塑 料材料领域中有着广阔的前景。
生物可降解塑料PPT讲稿
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PHAs的结构、物理化学性质-续
• PHB较脆和发硬，但可通过与适量HV共聚而补偿。
• 随着PHBV中HV组分的增加，聚合物的劲度降低而韧性增
加，且共聚物的熔点随着HV组分的增加而降低，使得较
易对其进行热加工处理。 HV -β--羟基戊酸
• 单体4HB的聚合物或3HB与4HB的共聚物P(3HB-co-4HB)
3HV)或PHBV
9
PHAs
• PHAs除具有高分子化合物的基本特性，如
质轻、弹性、可塑性、耐磨性、抗射线等
外，还具有生物可降解性和生物可相容性。
PHAs 原料
９个月
降
香波瓶
解
合成塑料
100年
10
一、PHAs的结构、物理化学性质和应用
• 多种微生物在一定条件下能在胞内积累PHAs作为碳源和
能源的贮存物。
12
聚合物命名
• R为甲基时，其聚合物为聚β--羟基丁酸(PHB) • R为乙基时，其聚合物为聚β--羟基戊酸(PHV) • 在一定条件下两种或两种以上的单体还能形成共聚物，其
典型代表是3HB和3HV组成的共聚物P(3HB-co-3HV)。
13
PHAs的结构、物理化学性质
• 每个PHAs颗粒含有数千条多聚体链。这些多聚物的物
录是多少？
• 一般发酵过程分为哪两个阶段？
19
PHAs的应用
shampoo bottles
bicycle helmet
20
二、PHAs的生物合成
• 合成PHAs的主要微生物 • 合成PHAs的主要基质 • PHAs的代谢途径与调控
21
PHAs的生物合成
一 合成PHAs的主要微生物 1 PHAs的发现及形成机制
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PHAs的结构、物理化学性质-续
• PHB较脆和发硬，但可通过与适量HV共聚而补偿。
• 随着PHBV中HV组分的增加，聚合物的劲度降低而韧性增
加，且共聚物的熔点随着HV组分的增加而降低，使得较
易对其进行热加工处理。 HV -β--羟基戊酸
• 单体4HB的聚合物或3HB与4HB的共聚物P(3HB-co-4HB)
3HV)或PHBV
9
PHAs
• PHAs除具有高分子化合物的基本特性，如
质轻、弹性、可塑性、耐磨性、抗射线等
外，还具有生物可降解性和生物可相容性。
PHAs 原料
９个月
降
香波瓶
解
合成塑料
100年
10
一、PHAs的结构、物理化学性质和应用
• 多种微生物在一定条件下能在胞内积累PHAs作为碳源和
能源的贮存物。
12
聚合物命名
• R为甲基时，其聚合物为聚β--羟基丁酸(PHB) • R为乙基时，其聚合物为聚β--羟基戊酸(PHV) • 在一定条件下两种或两种以上的单体还能形成共聚物，其
典型代表是3HB和3HV组成的共聚物P(3HB-co-3HV)。
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PHAs的结构、物理化学性质
• 每个PHAs颗粒含有数千条多聚体链。这些多聚物的物
录是多少？
• 一般发酵过程分为哪两个阶段？
19
PHAs的应用
shampoo bottles
bicycle helmet
20
二、PHAs的生物合成
• 合成PHAs的主要微生物 • 合成PHAs的主要基质 • PHAs的代谢途径与调控
21
PHAs的生物合成
一 合成PHAs的主要微生物 1 PHAs的发现及形成机制
《生物可降解材料》课件
3
同时，随着生产成本的降低和性能的提高，生物 可降解材料将有可能替代传统塑料，成为主流的 包装和建筑材料。
04 生物可降解材料的研究进 展
生物可降解材料的制备技术
生物可降解材料的合成方 法
包括化学合成、微生物发酵和酶促合成等， 这些方法能够生产出具有优异性能的生物可 降解材料。
生物可降解材料的加工技术
05 生物可降解材料面临的挑 战与解决方案
生物可降解材料的生产成本问题
总结词
生产成本高昂
详细描述
生物可降解材料的生产过程中需要使用昂贵的原材料和复杂的生产工艺，导致其成本远高于传统塑料 。
生物可降解材料的性能稳定性问题
总结词
性能不稳定
详细描述
部分生物可降解材料在自然环境中的降解速率较慢，且在降解过程中可能产生有毒物质，对环境造成二次污染。
生物可降解材料在医疗领域的应用
由于传统医用材料对患者的伤害和对环境的污染，生物可降解材料在医疗领域的应用越来越广泛。这些材料可以用于 制造手术缝合线、药物载体等。
生物可降解材料在其他领域的应用
除了包装和医疗领域，生物可降解材料还可以应用于农业、建筑、纺织等领域。这些材料可以用于制造 农用地膜、建筑材料和服装等。
生物可降解材料的推广应用问题
总结词
应用范围有限
详细描述
目前生物可降解材料的应用领域相对 狭窄，主要集中在包装、餐饮等少数 行业，未能大规模取代传统塑料。
06 结论与展望
总结生物可降解材料的优势与不足
总结词
生物可降解材料在环境保护和可持续发展方面具有显著优势，但也存在一些不足之处。
详细描述
生物可降解材料能够有效地减少塑料垃圾的产生，降低环境污染，同时可降解材料在特 定环境条件下可被微生物分解为水和二氧化碳，实现材料的循环利用。然而，生物可降
生物降解塑料ppt课件
05:14
第三章 生物降解塑料
物降解高分子材料经几个年的发展、已有一些高分子材料 形成商品，如表所示。以下对各类降解高分子材料作一简述。
05:14
第三章 生物降解塑料
3.3.1 微生物合成的高分子
这种聚合物早在1925年由巴黎Pasteur研究所发现，之后 研究表明这种高分子量聚合物用于贮存能量。
05:14
第三章 生物降解塑料
PLA是结晶的刚性聚合物，强度高，但耐水性差，容易水解。 Tg为58摄氏度，Tm是184摄氏度，可制成纤维、薄膜、 棒、螺栓、板和夹子。 乳酸与乙交酯或已内酰胺共聚可改善聚合物的机械性能， 这种共聚物可用在医学上，如缝线、移植等，也可用作食品包 装、纸涂层、快餐器具等。
05:14
第三章 生物降解塑料
目前能使聚合物降解的酶主要是水解酶和氧化还原酶。 1）一般水解酶在细胞外，故适合于聚合物降解。 2）氧化还原酶则大多存在于细胞内，故不太适合于高分子 的初始降解。 一般加聚类聚合物不易发生生物降解反应，如聚烯烃、聚 苯乙烯、聚氯乙烯等都是耐生物降解的。试验结果表明， HDPE分子量在3000以下是可以生物降解的，LDPE分子量在 200以下是可以生物降解的、而PS分子量在600以下也不容易 生物降解。
可见除聚乳酸和聚乙烯醇外，聚合物的玻璃化温度Tg均低 于室温。
对聚合物来说，结晶可以提高材料的强度，但结晶度太高， 会使酶作用能力变差，主要是因为结晶品格限制分子运动，不 能使酶分子与聚合物很好地发生作用。
根据以上讨论，设计合成的生物降解高分子材料应该是脂 肪族极性物质，分子链柔性比较好，分子链间不交联。因此， 共聚或共混的方法是改进生物降解聚合物降解塑料
PHB是一种脆性的高度结晶的不稳定的材料，平均结晶度 80％，其熔点179摄氏度，玻璃化转变温度0～5摄氏度，密 度1.35g/cm3，热变形温度143摄氏度，上限工作湿度93摄 氏度。
第三章 生物降解塑料
物降解高分子材料经几个年的发展、已有一些高分子材料 形成商品，如表所示。以下对各类降解高分子材料作一简述。
05:14
第三章 生物降解塑料
3.3.1 微生物合成的高分子
这种聚合物早在1925年由巴黎Pasteur研究所发现，之后 研究表明这种高分子量聚合物用于贮存能量。
05:14
第三章 生物降解塑料
PLA是结晶的刚性聚合物，强度高，但耐水性差，容易水解。 Tg为58摄氏度，Tm是184摄氏度，可制成纤维、薄膜、 棒、螺栓、板和夹子。 乳酸与乙交酯或已内酰胺共聚可改善聚合物的机械性能， 这种共聚物可用在医学上，如缝线、移植等，也可用作食品包 装、纸涂层、快餐器具等。
05:14
第三章 生物降解塑料
目前能使聚合物降解的酶主要是水解酶和氧化还原酶。 1）一般水解酶在细胞外，故适合于聚合物降解。 2）氧化还原酶则大多存在于细胞内，故不太适合于高分子 的初始降解。 一般加聚类聚合物不易发生生物降解反应，如聚烯烃、聚 苯乙烯、聚氯乙烯等都是耐生物降解的。试验结果表明， HDPE分子量在3000以下是可以生物降解的，LDPE分子量在 200以下是可以生物降解的、而PS分子量在600以下也不容易 生物降解。
可见除聚乳酸和聚乙烯醇外，聚合物的玻璃化温度Tg均低 于室温。
对聚合物来说，结晶可以提高材料的强度，但结晶度太高， 会使酶作用能力变差，主要是因为结晶品格限制分子运动，不 能使酶分子与聚合物很好地发生作用。
根据以上讨论，设计合成的生物降解高分子材料应该是脂 肪族极性物质，分子链柔性比较好，分子链间不交联。因此， 共聚或共混的方法是改进生物降解聚合物降解塑料
PHB是一种脆性的高度结晶的不稳定的材料，平均结晶度 80％，其熔点179摄氏度，玻璃化转变温度0～5摄氏度，密 度1.35g/cm3，热变形温度143摄氏度，上限工作湿度93摄 氏度。
《生物可降解材料》课件
力学性能评价
包括抗拉强度、断裂伸长率等指标的测试来评价材料的力学性能。
热稳定性能评价
通过热分解实验等方法来评价材料的热稳定性。
生物可降解材料的市场前景
市场现状
生物可降解材料市场逐步发展壮大，对环保和可持续发展的需求不断增长。
市场发展趋势
随着环保意识的提高和政府政策的支持，生物可降解材料市场有望迎来更大 的发展空间。
按降解方式分类
根据材料在生物环境中的降解方式，可以将其分为生物酶降解和微生物降解两种类型。
生物可降解材料的应用
医用领域
生物可降解材料在医学领域有广泛的应用，如可降解缝合线、骨修复材料、药物控释系统等。
农业领域
在农业领域，生物可降解材料可以用于制作农膜、土壤改良剂等，有助于提高农业生产的可持续性。
工业领域
未来，随着技术的进步和市场需求的增长，生物可降解材料有望拥有更广阔 的发展前景和应用前景。
生物可降解材料存在的问题
降解能力有限
某些生物可降解材料的降解能力有限，难以在短时间内完全降解。
成本高昂
生物可降解材料的生产成本相对较高，限制了其在大规模应用中的进一步推广。
工程应用不成熟
一些生物可降解材料的工程应用仍然存在一些问题，需要进一步研究和完善。
总结
生物可降解材料具有环保、可持续发展的优势，但也面临着降解能力有限、 成本高昂和工程应用不成熟等挑战。
生物可降解材料
什么是生物可降解材料
生物可降解材料是指能够在自然环境下被生物分解、降解而不对环境造成污染的材料。 这些材料具有可降解性、生物性、可再生的特点。 常见的生物可降解材料包括聚乳酸（PLA）、淀粉基材料、生物降解塑料等。
生物可降解材料的分类
按来源分类
包括抗拉强度、断裂伸长率等指标的测试来评价材料的力学性能。
热稳定性能评价
通过热分解实验等方法来评价材料的热稳定性。
生物可降解材料的市场前景
市场现状
生物可降解材料市场逐步发展壮大，对环保和可持续发展的需求不断增长。
市场发展趋势
随着环保意识的提高和政府政策的支持，生物可降解材料市场有望迎来更大 的发展空间。
按降解方式分类
根据材料在生物环境中的降解方式，可以将其分为生物酶降解和微生物降解两种类型。
生物可降解材料的应用
医用领域
生物可降解材料在医学领域有广泛的应用，如可降解缝合线、骨修复材料、药物控释系统等。
农业领域
在农业领域，生物可降解材料可以用于制作农膜、土壤改良剂等，有助于提高农业生产的可持续性。
工业领域
未来，随着技术的进步和市场需求的增长，生物可降解材料有望拥有更广阔 的发展前景和应用前景。
生物可降解材料存在的问题
降解能力有限
某些生物可降解材料的降解能力有限，难以在短时间内完全降解。
成本高昂
生物可降解材料的生产成本相对较高，限制了其在大规模应用中的进一步推广。
工程应用不成熟
一些生物可降解材料的工程应用仍然存在一些问题，需要进一步研究和完善。
总结
生物可降解材料具有环保、可持续发展的优势，但也面临着降解能力有限、 成本高昂和工程应用不成熟等挑战。
生物可降解材料
什么是生物可降解材料
生物可降解材料是指能够在自然环境下被生物分解、降解而不对环境造成污染的材料。 这些材料具有可降解性、生物性、可再生的特点。 常见的生物可降解材料包括聚乳酸（PLA）、淀粉基材料、生物降解塑料等。
生物可降解材料的分类
按来源分类
可降解材料PPT课件
中国环保 环境监理 中国环境标志 中国节水标志
中国节能 产品标志
绿色食品标志 回收标志 全球环保标章
淀粉添加剂
生物降解 天然大分子
合成聚合物
降解高分子
光降解
添加光敏剂型 化学合成
光生物双降解
氧化降解
复合降解
(1)生物降解高分子
生物降解高分子材 料是指在自然界微生物 或人体及动物体内的组 织细胞、酶和体液的作 用下,可使其化学结构 发生变化,致使分子量 下降及性能发生变化的 高分子材料。
• 特点：热可塑性。 • 热塑性树脂有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯
（PS）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET 等）、ABS树脂、聚甲醛（POM）、聚砜（PSF）、聚氯 乙烯等。热固性树脂有酚醛和脲醛树脂，环氧树脂，氟树 脂，不饱和聚酯和聚胺酯、 呋喃树脂、三聚氰胺甲醛树 脂、丁苯树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂等
3．白色污染的危害
塑料垃圾中，一次性塑料袋、塑料饭盒占60％。塑料垃圾 增长最明显的是闹市区和消费水平较高的生活区。
• 长江葛洲坝岸边漂浮堆积的“白色垃圾”，足容得下多人站立而 不下沉。目前，长江上游顺江而下的大量“白色垃圾”不仅严重 污染水面，也给葛洲坝水电站和在建的三峡水利枢纽未来的运行
发电带来严重安全隐患。清理这些“白色垃圾”迫在眉睫。
非生物降解合成材料尤其是塑料包装材料在废弃后会给 环境带来极大的负面影响，即造成所谓的“白色污染”。 据报道，塑料正以每年2500万吨的速度在自然界中堆 积。如何对付“白色污染”成为了人们普遍关注的问题。
三、白色污染
2．白色污染的原因
• 90年代初高分子化学家指出C—C键不能酶解与 水解，要断键除非光解与氧化聚乙烯实际上只是 成为碎片留存于土壤中。因此开发完全可生物降 解材料成为一个新的课题。
生物可降解材料ppt课件
12
聚乳酸人造皮肤
聚乳酸应用
聚乳酸导管支架
13
聚乳酸应用
组织工程耳朵
组织工程支架示意图
14
生物降解材料存在的主要问题
主要问题
价格昂贵，不易推广应用 加工困难，尚未完全达到实用阶段
降解可控、回收利用等技术不足 尚无统一评价方法和标准 人工合成，工艺复杂、性能不稳定
15
LOGO
16
据美国ASTM（材料和实验协会）定义：生物降解材料是在细菌、真菌、藻类 等自然界存在的微生物作用下能发生化学、生物或物理作用而降解或酶解的高分子 材料。
3
生物降解材料的种类与性能
天然高分子
微生物合成
人工合成可
合可成降高解分材子料材料比天然高分的子可材降料解材
降解材料
具有更多的优点，它可以从分子料化 学的角度来设计分子主链的结天构然，高分子物质分为天然蛋 从而控制高分子材料的物白理质性、能多，糖及其衍生物，还包括 而且可以充分利用来自由自一生然些物界生通中物过提合各成种聚碳酯。例如淀粉、 由取中一具物降械取如其生或直类有相解性或何性物自接大良容性能合精能体然得分好性，较成确方内环到子的和但差的地面提境的，生可机。各通还种过有小 设 待分计进子分一源高包聚糖解中来单子步纤胶源产年发分括乳，性，开体结的维、丰量生酵子微酸具和聚发。构研素甲富居物得材生及有热乳研不控究、壳、首合到料物微良塑酸究过制。半素价位成的，聚生好性是最纤、格的量一主酯物的。近活维蛋低纤超类要、多降其年跃素白廉维过、质，素10木等特和10质，别甲吨素它是壳大结基酯法合聚、们天素多构的，主聚合是中脂其要合。果来然，在引肪制包和分入族备括开子酯聚方缩环
聚乳酸
五大热门可降解材料
聚羟最基理脂想肪的生物可降解材料是利用可再生资源，即利用生物合 酸酯成的方法得到的生物材料。这种生物材料可以被生物所重新
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生物可降解材料
由生物合成的聚乳酸可作为天然生物材料， 它是由生物发酵产生的乳酸经人工化学合成而 得到的聚合物，但仍保持着良好• 的减生少给物药相次容数性 和生物可降解性，具有与聚酯相和似给的药量防渗透性， 同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、透光性和 加工性。
生物可降解材料
生物可降解材料
聚乳酸包装袋
H2O)
微生物侵蚀导 致材料分裂 或氧化崩裂
生物可降解材料
生物降解材料 的应用范围
环保领域
水资源环境领域
食品容器和包装 行业
农林业方面
医学领域
外科手术缝合线 药物缓释剂 骨固定材料 人造皮肤
生物可降解材料
近年来比较活跃
淀粉
聚乳酸
最理想的生物可降解材料是利用可再生
资源，即利用生物合五成大的热方门法可得降到的生 聚物羟材基脂料。这种生物材料解可材以料被生物所重 肪新酸利酯 用，能够降解，产物最好是二氧化
据美国ASTM（材料和实验协会）定义：生物降解材料是 在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化学、 生物或物理作用而降解或酶解的高分子材料。
生物可降解材料
合材天成料然高具高分有子更分材多料的比 优天 点然 ，高 它微分 可生子 以物合
人工合成
从子分可子降化学解的角度来设计成分的天子可然降高分子物质分为可天降解材
主链材的料结构，从而控制然高蛋解分白材子质料、多糖及其衍生物，料
材料的物理性能，而且还可包以括充一些生物合成聚酯。
由取中一具物降械分成何制研生或直类有相解性利的精其究物自接大良容性能用各确性。体然得分好性，较来种地能内环到子的和但差自小通方提境的，生可机。自分过面然子设还界 单 计 有中 体 分 待由发子生微好。年的提 。 子 进例 素 蛋 价 居 年生酵材物生的其来降取 不 结 一物得料聚物降中开解、如 白 格 首 生或 过 构 步通到，酯多解，发材木淀 质 低 位 物过的主、糖性聚研料合 如 控 的质粉 等 廉 的 合各一要聚，和乳究之种类包乳具热酸最一素、 ， ， 纤 成碳高括酸有塑是活。、纤 它 特 维 量源分微及良性近跃果维 们 别 素 超胶素 来 是 和 过、、 源 天 甲10甲半 丰 然 壳10大结基酯法合聚壳纤富产素吨多构的，主聚合素维、量，是中脂其要合。、在引肪制包和分入族备括开子酯聚方缩环
生物可降解材料
生物降解材料的生物降解，是指生物降解材
料在生物作用下发生降解、同化的过程。发
挥生物降生解物作物用的微生物主要包括真菌、霉
菌或藻类理，作降用解机理主要可生分物为化3类：
学作用
酶直接作
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 破坏，分裂成 低聚物碎片
微生物对聚合 物作用而产生 新物质(CH4 ，CO2和
生物可降解材料
淀粉的用途十分广泛, 可制作粘胶,塑料,食品等 多种产品。如名菜猪肉炖 粉条是用红薯淀粉做的， 龙口粉丝是用绿豆淀粉做 的。淀粉牙签一般是用玉 米和绿豆的淀粉制成。
淀粉牙签经济环保，
能避免大量森林资源被砍 伐，它是国际绿色工业浪 潮的必然产物，具有很强 的市场潜力和竞争力。
环保玉米淀粉牙签
Hale Waihona Puke 碳和水，从而使这种材料聚的己生产和使用
纳入自然界的循环。
聚丁二
内酯
酸丁二
醇酯
生物可降解材料
淀粉基生物降解塑料可分为填充型淀粉基塑料和完全 生物降解淀粉塑料。填充型淀粉基塑料〔w(淀粉 )=7%～30%〕,即属于生物破坏性塑料,它只有淀粉降 解,其中的PE、PVC 等很少降解,一直残留于土壤中, 日积月累仍然会对环境造成污染,此类产品已属于淘汰 型。真正有发展前途的是全淀粉塑料〔w(淀粉)≥90 %〕 ,其中添加的少量增塑剂也是可以生物降解的。这类塑 料在使用后能完全生物降解,最后生成二氧化碳和水, 不污染环境,是近年来国内外淀粉降解塑料研究的主要 方向。
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生物可降解材料
生物可降解材料
1
生物降解材料概况
2
生物降解材料的种类与性能
3
生物降解材料的降解机理
4
生物降解材料的应用范围
5
生物降解材料发展趋势
6
面临的问题和解决办法
生物可降解材料
当代社会，每天千万吨的垃圾中，焚烧—填埋—回收再利 用是最为普遍的处理手段，而由此带来的环境问题已经不可收 拾。生物降解材料是随着环境、能源等矛盾的凸显而发展起来 的新型材料，作为一种可自然降解的材料，在环保方面起到了 独特的作用，已作为解决“白色污染”最为有效的途径。
生物可降解材料
聚乳酸人造皮肤
聚乳酸导管支架
生物可降解材料
组织工程耳朵
组织工程支架示意图
生物可降解材料
价格昂贵，不易推广应用
主要问题
加工困难，尚未完全达到实用阶段 降解可控、回收利用等技术不足
尚无统一评价方法和标准
人工合成，工艺复杂、性能不稳定