生物可降解高分子材料
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—
生物可降解高分子ppt
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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。
生物可降解材料
⽣物可降解材料可⽣物降解的材料有天然⾼分⼦、⽣物合成⾼分⼦、⼈⼯合成⾼分⼦、⽣物活性玻璃、磷酸三钙等。
天然⾼分⼦均为亲⽔性材料,如胶原、明胶、甲壳素、淀粉、纤维素、透明质酸等,它们在⼈体内的降解速度与材料在⼈体⽣理环境下的溶解特性有关。
例如明胶分⼦能够溶于与体液相似pH 值为714 的⽣理盐⽔中,因⽽必须先进⾏交联才能作为材料在⼈体中使⽤[4～6 ] ,其交联产物在⼈体内降解2溶解的速度很快,⼏天内就可被⼈体完全吸收。
与此相对应,在正常⽣理环境下不溶解的天然⾼分⼦,如甲壳素(在酸性环境下溶解) [7 ] ,其降解速率就要慢得多。
磷酸三钙具有良好的⽣物相容性、⽣物活性以及⽣物降解性,是理想的⼈体硬组织修复和替代材料,在⽣物医学⼯程学领域⼀直受到⼈们的密切关注。
医学上通常使⽤的是磷酸三钙的⼀种特殊形态—β-磷酸三钙。
β-磷酸三钙主要是由钙、磷组成，其成分与⾻基质的⽆机成分相似，与⾻结合好。
动物或⼈体细胞可以在β-磷酸三钙材料上正常⽣长，分化和繁殖。
通过⼤量实验研究证明：β-磷酸三钙对⾻髓造⾎机能⽆不良反应，⽆排异反应，⽆急性毒性反应，不致癌变，⽆过敏现象。
因此β-磷酸三钙可⼴泛应⽤于关节与脊柱融合、四肢创伤、⼝腔颌⾯的外科、⼼⾎管外科，以及填补⽛周的空洞等⽅⾯。
随着⼈们对β-磷酸三钙研究的不断深⼊，其应⽤形式也出现了多样化，幵在临床医学中体现了较好的性能。
梁⼽等通过实验发现其溶⾎程度<5%，当β-磷酸三钙被植⼊⼈体内后，其在体液中能发⽣降解和吸收，钙、磷被体液吸收后进⼊⼈体循环系统，⼀定时间后植⼊⼈体的β-磷酸三钙逐渐溶解消失，形成新⾻。
Arai等利⽤β-磷酸三钙多孔陶瓷填充8～15cm 的腓⾻节段缺损，获得了腓⾻再⽣。
平均术后2个⽉即可达到重建。
不会发⽣踝关节及胫⾻的移位。
郑承泽等将β-磷酸三钙与⾃体⾻髓复合应⽤于临床，修复包括肿瘤性⾻缺损和陈旧性⾻折⾻缺损,经术后调查，结果显⽰植⼊材料的成⾻作⽤明显，说明β-磷酸三钙与⾃体⾻髓复合是⼀种治疗⾻缺损理想的⽅法。
聚乳酸材料介绍
聚乳酸材料介绍聚乳酸是一种生物可降解的高分子材料，其化学名称为聚乳酸酯（PLA），是由乳酸分子经过聚合反应而成。
它具有优异的物理、化学和机械性能，同时还具有良好的生物相容性和可降解性，被广泛应用于医疗、食品包装、纺织等领域。
聚乳酸材料的物理性质聚乳酸是一种无色透明的高分子材料，在常温下为固体。
它的密度约为1.25 g/cm³，熔点在165-175℃之间。
聚乳酸具有良好的耐热性和耐候性，在高温下也不易变形或变色。
此外，它还具有一定的透光性和柔软性。
聚乳酸材料的化学性质聚乳酸是一种相对稳定的高分子材料，在常规条件下不会发生明显的化学反应。
但在强碱或强酸环境下，聚乳酸会发生水解反应，并最终分解成二氧化碳和水。
这使得它成为一种非常环保的材料，可以有效地减少对环境的污染。
聚乳酸材料的机械性能聚乳酸具有较高的强度和硬度，可以用于制造各种机械零件和工业用品。
它还具有良好的抗拉伸性、弯曲性和冲击性能，在一定程度上可以代替一些传统材料。
此外，聚乳酸还具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，可用于制造化学容器、医疗器械等。
聚乳酸材料的生物相容性由于聚乳酸是一种天然产物，因此它具有良好的生物相容性。
在人体内分解时，它会被分解成二氧化碳和水，并被人体代谢掉。
这使得聚乳酸成为一种理想的医疗材料，在制造缝合线、支架、修复组织等方面应用广泛。
聚乳酸材料的可降解性聚乳酸是一种生物可降解的高分子材料，在自然界中会被微生物分解成二氧化碳和水。
这使得它成为一种环保的材料，可以有效地减少对环境的污染。
此外，聚乳酸还可以通过物理方法（如加热）或化学方法（如水解）来分解，从而实现回收再利用。
聚乳酸材料的应用由于聚乳酸具有良好的物理、化学和机械性能，以及优异的生物相容性和可降解性，因此被广泛应用于医疗、食品包装、纺织等领域。
在医疗领域中，聚乳酸被广泛用于制造缝合线、支架、修复组织等医疗器械。
它具有良好的生物相容性和可降解性，在人体内不会产生任何不良反应。
生物可降解材料及其在医学领域的应用
生物可降解材料及其在医学领域的应用随着人们环保意识的增强，可降解材料在日常生活和医疗领域中的应用越来越广泛。
其中，生物可降解材料更是备受关注。
它可以自然降解，避免对环境造成污染，同时也可以被人体接受和吸收，使其在医疗领域中具有广泛的应用前景。
一、生物可降解材料的概念和特点生物可降解材料是一种能够被生物体分解并转化为无害物质的高分子材料。
生物可降解材料可以分为天然与合成两类。
天然生物可降解材料如纤维素、壳聚糖等，合成生物可降解材料则包括聚乳酸、聚己内酯、聚可降解聚酯等。
与传统塑料材料相比，生物可降解材料具有许多优势，主要包括：1. 环保：生物可降解材料不会对环境造成污染，不会对海洋生物产生威胁。
2. 可降解：生物可降解材料可以被微生物和酶等物质分解为水、二氧化碳和其他无毒物质。
3. 安全：生物可降解材料可以被生物体吸收和分解，不会对人体和动物造成危害。
二、生物可降解材料在医学领域的应用生物可降解材料在医学领域应用广泛，主要包括医用材料和药物递送系统两个方面。
1. 医用材料生物可降解材料在医用材料方面的应用主要包括支架材料、骨修复材料、人工心脏瓣膜等。
其中，生物可降解支架材料应用最为广泛。
由于传统金属支架材料可能导致血管狭窄和术后感染等问题，生物可降解支架材料因其自身具有可吸收降解的性质而备受欢迎。
目前，聚乳酸、聚羟基烷酸酯和聚酰胺酯等已经应用于冠状动脉支架、气管支架、肝内瘤治疗支架、尿道扩张嵌段等临床医用支架材料。
2. 药物递送系统生物可降解材料在药物递送系统中，可以充当药物载体，可以通过改变药物的结构使其更容易被人体吸收。
常见的生物可降解材料载体包括明胶、羟基磷灰石、聚羟基酸等。
与传统药物递送系统相比，生物可降解材料药物递送系统具有较长的药物释放时间、良好的生物相容性和低毒性等优点。
目前，生物可降解材料药物递送系统已经应用于癌症、心血管病等领域。
三、不足和展望生物可降解材料作为一种新型材料，仍然存在一些不足之处。
可生物降解高分子材料的分类及应用
可生物降解高分子材料的分类及应用可生物降解高分子材料是一种具有生物降解性质的高分子材料，它可以在自然环境中经过生物作用而被分解成水、二氧化碳和生物质等无害物质，对环境具有较小的影响。
随着人们对环境保护意识的提高，可生物降解高分子材料的应用逐渐受到重视。
本文将对可生物降解高分子材料的分类及应用进行较为详细的介绍。
一、可生物降解高分子材料的分类1. 根据来源不同可生物降解高分子材料根据来源的不同，可以分为天然可生物降解高分子材料和合成可生物降解高分子材料两类。
（1）天然可生物降解高分子材料天然可生物降解高分子材料主要来源于天然资源，如淀粉、纤维素、蛋白质等，这类材料本身具有良好的生物降解性能，能够在自然环境中迅速降解，对环境友好。
（2）合成可生物降解高分子材料合成可生物降解高分子材料是通过一定的合成工艺，将合成高分子材料与生物可降解性能相结合得到的材料。
合成可生物降解高分子材料不仅具有良好的物理性能，还具备良好的生物降解性能，适用于各种领域的应用。
二、可生物降解高分子材料的应用1. 医疗领域可生物降解高分子材料在医疗领域的应用较为广泛，如可生物降解缝线、植入材料、药物包装材料等。
这些材料具有良好的生物相容性和降解性能，适用于各种医疗器械的制备及医疗用品的生产。
2. 包装领域随着人们对环境保护意识的提高，可生物降解高分子材料在包装领域得到了广泛的应用。
如可生物降解塑料袋、食品包装材料、一次性餐具等，这些材料能够在使用结束后迅速降解，减少了对环境的污染。
3. 农业领域可生物降解高分子材料在农业领域的应用也较为重要，如可生物降解农膜、肥料包装袋等。
这些材料在使用结束后不会对土壤产生污染，符合农业生产的可持续发展要求。
5. 其他领域除了上述提到的几个领域外，可生物降解高分子材料还可以在土壤修复、水质改良、污水处理等领域得到应用，帮助保护环境、维护生态平衡。
三、可生物降解高分子材料的未来发展趋势1. 多样化研究未来，可生物降解高分子材料的研究将更多地向材料的多样性发展，如在材料的性能、生物降解速率、生物兼容性等方面进行深入研究，开发出更加优良的可生物降解高分子材料。
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。
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。
生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料是一种在多年的发展中被越来越多地采用的材料，它具有良好
的可降解性能，而且没有环境污染。
生物可降解材料一般都是指通过有机物质，如细菌、
酵母等，用生物酶受体产生和降解可生物降解的高分子材料。
生物可降解高分子材料的主要原料可以分为葡萄糖类和植物油脂类两大类，葡萄糖类
材料主要来源于玉米、大豆等蛋白质类植物，如羟基玉米淀粉；植物油脂类材料主要来源
于油料豆类植物，如棉籽、玉米籽等。
生物可降解高分子材料可以通过有机物质，如细菌、酵母等，催化发生降解，产生CO2和H2O，不会产生废料污染环境。
今天，生物可降解高分子材料主要应用于食品包装、医疗、地膜、种植培养板、耕作
层及各种收集装置。
聚乳酸（PLA）是一种绿色、可降解和可生物降解的高分子材料，是
生物可降解高分子材料中最经典的材料之一。
同时，由于它具有乳白色、柔软的性能、抗
静电的性能以及耐温性，因此也可以用于汽车内饰，电子产品和家具等方面的应用。
总之，随着我们对环境及社会的日益重视，生物可降解高分子材料的使用将越来越多，取得越来越好的结果。
它可以有效地帮助我们去减少环境污染，保护我们的环境，提高我
们生活的品质。
生物可降解高分子材料研究论文
生物可降解高分子材料的研究【摘要】生物可降解高分子材料作为一种环保型高分子材料引起了广泛关注。
生物可降解高分子材料指在特定条件下能够在微生物分泌酶的作用下被分解成小分子的材料。
本文笔者从生物可降解高分子的机理、应用领域、影响因素与发展前景等发面对生物可降解高分子进行分析与阐述。
【关键字】生物降解;高分子;材料随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，大量的高分子材料在各个领域发挥重要作用，而废弃的高分子材料对环境的污染也日益严重。
废弃塑料的处理方法主要分为掩埋和焚烧，这两种方法都会产生新的污染物污染环境。
针对这一问题，许多国家实行了3R工程，3R指的是减少使用（Reduction）、重复使用（Reuse）、循环回收（Recycle）。
但这只是减少了废弃塑料的使用，没有从根本上解决问题。
如今，各种存在的处理废弃塑料的方法都会造成污染，因此研究与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方法。
1生物可降解高分子材料的用途生物可降解高分子材料也被称为“绿色生态高分子材料”，它在环境日益污染的今天发挥着重要的作用，主要分为以下几个部分。
1.1解决环境污染问题利用生物可降解高分子的生物可降解性有效解决环境污染问题。
据统计，目前世界的高分子材料的产量已经超过1.2亿吨，这些高分子材料在被使用后产生了大量废弃物，这些废弃物变成污染源，造成地下水与土壤的严重污染，进一步危害动植物的生长，对人类更是极其不利。
20世纪90年代初期，在可以用来处理固体废物垃圾填埋的场地用完以后，一些发达国家开始向落后国家出口垃圾，这一行为对发展中国家的影响是巨大的。
一系列环境危机引发了人类的觉醒，发展可降解的环境友好型的材料成了科学家们的主要研究的方向，生物可降解高分子材料的出现为人类解决了这一难题，它能在一定条件下，利用微生物分泌酶的作用进行分解，大大减少了对环境的污染。
1.2生物可降解高分子在医疗器材中的使用利用生物可降解高分子的特性可以制作生物医用材料。
生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料生物可降解高分子材料，是指以天然有机物为主要原料制备的高分子材料，经过特殊处理后能够在自然环境中被微生物或其他生物降解，最终转化成二氧化碳、水和生物质等无害物质的材料。
与传统的合成塑料相比，生物可降解高分子材料具有许多优势，如低碳排放、资源可再生、对环境友好等。
生物可降解高分子材料的原料主要来自于可再生的植物和动物资源，如淀粉、纤维素、蛋白质等。
它们通过特殊的加工技术，如酯交换反应、水解反应等，转化成生物可降解高分子材料。
这些材料在使用过程中通常不会对环境造成污染，因为它们可以被微生物分解并与自然界无害物质循环。
生物可降解高分子材料具有许多优点。
首先，它们能够显著减少对环境的污染。
传统塑料制品通常需要数百年才能被降解，对环境造成严重威胁。
而生物可降解高分子材料的降解速度远远快于传统塑料，减少了对土壤和水源的污染。
其次，生物可降解高分子材料可以降低碳排放。
生产生物可降解高分子材料的过程中，相对于传统塑料，其二氧化碳排放量更低，对气候变化的影响更小。
此外，生物可降解高分子材料可以有效利用可再生资源，不会对非可再生资源造成枯竭。
与此同时，生物可降解高分子材料本身也能作为良好的土壤改良剂和植物营养源，促进土壤生态系统健康发展。
然而，生物可降解高分子材料也存在一些挑战和限制。
首先，由于生物可降解高分子材料通常比传统塑料价格更高，其成本仍然是一个制约因素。
其次，目前的生物可降解高分子材料在性能上还无法完全替代传统塑料。
例如，在机械性能、热稳定性和耐化学性等方面，生物可降解高分子材料仍然存在一定差距，不能满足一些特殊行业的需求。
此外，生物可降解高分子材料的降解速度也需要控制，否则可能会造成不必要的资源浪费。
为了推动生物可降解高分子材料的广泛应用，需要加强相关技术的研究和开发。
首先，需要提高生物可降解高分子材料的性能，使其能够满足广泛的应用需求。
这可以通过改进材料配方、加强材料加工和改良材料结构等方式来实现。
可降解高分子材料
可降解高分子材料可降解高分子材料（也称为可生物降解高分子材料）是指能够在自然环境下被微生物降解、分解的高分子材料。
随着环境保护意识的增强以及对塑料垃圾影响的关注，可降解高分子材料得到了广泛关注和应用。
可降解高分子材料根据其来源可分为天然的和合成的两类。
天然的可降解高分子材料主要来源于动植物，如淀粉、纤维素、蛋白质等。
合成的可降解高分子材料则是通过化学合成得到的，常见的有聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚己内酰胺（PHB）等。
可降解高分子材料的应用范围十分广泛。
在包装行业中，可降解高分子材料可以替代传统的塑料包装材料，减少塑料垃圾的产生，对环境友好。
在农业领域，可降解高分子材料可以用于农膜、肥料包袋等农业用品的生产，减少对土壤的污染。
在医疗领域，可降解高分子材料可以用于制造缝合线、修复器械等，避免二次手术取出缝线的需求，减轻患者的痛苦。
可降解高分子材料具有许多优点。
首先，它们可以被微生物降解，无需进行特殊的处理。
其次，它们与传统塑料相比具有更快的降解速度，不会给环境带来长期的污染。
第三，可降解高分子材料可以根据需要进行调节，在强度、降解速度等方面进行优化。
此外，可降解高分子材料还具备良好的生物相容性，不会对人体或其他生物产生不良影响。
然而，可降解高分子材料也存在一些挑战。
首先，目前很多可降解高分子材料的生产成本较高，使得其在一些领域的应用受到限制。
其次，降解速度可能会受到环境条件的影响，造成降解时间的不确定性。
另外，可降解高分子材料的性能与传统塑料相比仍有一定差距，需要进一步的研发和改进。
综上所述，可降解高分子材料具有广泛的应用前景，可以帮助减少塑料垃圾的产生，保护环境。
随着技术的发展和成本的下降，相信可降解高分子材料将在各个领域得到更广泛的应用。
可生物降解高分子材料的分类及应用
可生物降解高分子材料的分类及应用可生物降解高分子材料是一类具有生物降解性能的高分子材料，它们能够在自然环境中通过微生物的作用或物理化学变化而分解降解，对环境影响较小。
下面将介绍可生物降解高分子材料的分类及应用。
一、分类：1. 天然高分子材料：包括纤维素、淀粉、蛋白质和天然胶等，这些材料具有良好的生物降解性能，并且可以再生、可持续利用。
2. 生物可降解聚合物：包括可降解聚酯、可降解聚乳酸、可降解聚酰胺等，这些材料是通过合成聚合物的方法制备而成，具有良好的生物降解性能，并可用于替代传统塑料制品。
3. 生物塑料：这是一类以可再生材料为原料制备的可降解高分子材料，如玉米淀粉、蔗糖等。
它们可以在一定条件下通过微生物的作用降解分解，对环境影响较小。
二、应用：1. 包装材料：可生物降解高分子材料可以广泛应用于包装领域，用于制备食品包装袋、包装盒等。
这些材料具有较好的可降解性能，降低了对环境的污染。
2. 农业与园艺：可生物降解高分子材料可以制备农膜和园艺覆盖膜，用于农业和园艺领域。
这些材料具有良好的降解性能，可避免农膜残留对土壤和植物造成的污染。
3. 医疗器械与生物医学材料：可生物降解高分子材料在医疗器械和生物医学材料领域具有广泛的应用。
例如可降解聚酸乳酸制备的缝合线、骨修复材料等，这些材料可以在体内发挥作用一定时间后降解，无需二次手术取出。
4. 纺织品：将可生物降解高分子材料应用于纺织品中，可以制备出具有良好降解性能的纺织品，如环保袋、生物降解纤维等。
这些纺织品可以在使用结束后通过自然环境的作用得到降解分解。
5. 环境修复：可生物降解高分子材料还可以应用于环境修复领域，例如用于污水处理、油污修复等。
这些材料具有良好的吸附性能和降解性能，可以对环境中的污染物起到清除和降解的作用。
可生物降解高分子材料具有良好的降解性能，对环境影响较小。
在包装、农业、医疗、纺织品和环境修复等领域具有广泛的应用前景。
随着环保意识的不断提高，可生物降解高分子材料将成为一种重要的替代材料，并推动可持续发展的进程。
生物可降解高分子材料
4.体液的影响：
人体不同组织，不同器官的pH值，酶及其它成分不同，同一种材料在人体 不同位置的降解速度也不同。（肠溶制剂设计原理）
五、可降解材料的应用
生物降解材料 的应用范围
生物可降解高分子材料
目录
基本概念 高分子在生物体内的降解机理 聚合物降解的种类和化学结构 影响聚合物降解速率的因素 可降解材料的应用
一、基本概念
1、概念
在特定的环境下，其化学结构发生显著的变化并造成某些性能 下降被生物体侵蚀或代谢而降解的高分子材料。
2、降解的过程 a)高分子材料的表面被微生物粘附，产生一些水溶性的中间
(heterogeneousdegradation) 2.本体降解(bulk degradation)—聚合物内部与外部
以同样 的速率发生降解, 又称均一降解 （homogeneousdegradation • 表面降解和本体降解是聚合物降解的两种基本形式
• 实际情况一般是两种降解机制兼而有之,只是某种 机制占优势而已.
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
五、可降解材料的应用
目前使用较多的就是现有包 装材料（聚乙烯、聚丙烯） 中加入淀粉等生物降解剂使 其容易降解
容器包装材料
可降解自由树脂的塑料，放
在600℃热水中软化成一团，
可以加工成各种形状的玩具，
产物。
b)微生物分泌的一些酶类，吸附于表面并消解聚合物链，通 过水解和氧化等反应将高分子材料降解为低分子量的单体及碎 片。
聚乳酸(PLA)生物可降解材料
良好的透明性和光泽度
PLA具有与传统的石油基塑料相似的 透明性和光泽度，可用于制造需要透 明度的产品。
PLA材料的用途
包装材料
PLA可制成一次性餐具、塑料袋等包装材料， 替代传统的石油基塑料。
3D打印材料
PLA是3D打印领域常用的材料之一，可用于 制造各种定制产品。
医疗领域
PLA可用于制造医疗用品，如手术缝合线、 药物载体等。
水解反应使PLA分子链断裂成较小的分子片段， 氧化反应则使PLA分子链上的碳碳键断裂。
随后，微生物如细菌、真菌等开始利用这些小 分子片段进行生长和繁殖，进一步降解PLA材 料。
影响PLA材料生物降解的因素
环境温度和湿度
较高的温度和湿度有利于PLA材料的生物降 解。
PLA材料的结构和性质
PLA材料的分子量、结晶度、添加剂等都会 影响其生物降解性能。
PLA是一种热塑性聚合物，具有与传 统的石油基塑料相似的加工性能和物 理性质。
PLA材料的特性
可完全生物降解
PLA在自然环境中可被微生物分解为 水和二氧化碳，具有良好的环保特性。
良好的加工性能
PLA具有良好的热塑性，可采用传统 的塑料加工技术进行成型加工，如注 塑、吹塑、挤出等。
良好的机械性能
PLA具有较高的拉伸强度、弯曲模量 和冲击强度，可满足各种应用需求。
PLA的降解速度过快，导致其性能不稳定，容易在正常使 用过程中出现损坏。
01
降解速度过慢
PLA的降解速度过慢，导致其难以在短 时间内完全分解，对环境造成一定的负 担。
02
03
降解条件控制
需要控制PLA的降解条件，以确保其在 适当的条件下进行分解，同时保持良 好的性能和稳定性。
plcl的熔点
plcl的熔点
PLCL是聚乳酸-共-ε-己内酯共聚物的缩写，它是一种生物可降解的高分子材料。
聚乳酸是一种常用的生物可降解聚合物，而
ε-己内酯是一种合成聚合物时常用的单体。
PLCL的熔点是指该材料在加热过程中从固态转变为液态的温度。
PLCL的熔点通常在50至70摄氏度之间，具体取决于其组分和分子量。
这个范围内的熔点使得PLCL在生物医学领域中具有广泛的应用。
例如，PLCL常用于制备生物可降解的缝合线、支架和修复材料等，因为它可以在人体温度下熔化并与周围组织接触，提供更好的生物相容性和组织接受性。
此外，PLCL的熔点也决定了其在加工过程中的应用。
在制备PLCL 制品时，可以通过控制熔点来调整其流动性和可塑性。
较低的熔点意味着PLCL更容易熔化和塑形，而较高的熔点可以提高其稳定性和耐热性。
总之，PLCL的熔点是该生物可降解高分子材料的重要性能指标之一。
了解和控制PLCL的熔点可以帮助优化其应用性能，并促进其在生物医学和其他领域的广泛应用。
医用用高分子材料
医用用高分子材料医用高分子材料在医学领域中发挥着重要的作用。
这些材料具有良好的生物相容性和生物降解性，能够在医疗过程中与人体组织相互作用，达到修复、替代或辅助治疗的效果。
下面将详细介绍医用高分子材料的分类、特点以及在医学领域中的应用。
医用高分子材料主要分为生物可降解高分子材料和生物惰性高分子材料两大类。
生物可降解高分子材料具有良好的可降解性和吸附能力，可被分解为无毒的溶解物，不会对人体产生负面影响。
常见的生物可降解高分子材料有聚酯类、聚酮类和聚脲/聚氧甲基纳/聚亚甲基纳等。
聚酯类材料具有良好的生物可降解性和生物相容性，在医学领域中广泛应用于各种领域。
例如，聚乳酸（PLA）和聚羟基烷酸酯（PHA）等聚酯类材料可以用于制备可降解的缝合线、保持器和修复材料等。
此外，聚-ε-内酯（PCL）是一种常见的有机溶剂可降解高分子材料，在组织工程和药物传递领域也有广泛的应用。
聚酮类材料具有较高的熔融温度和耐疲劳性，可以制备出具有优异力学性能的材料。
多异氰酸酯（MDI）和聚己内酯（PCL）共混物（PHDI）是一种常见的聚酮类材料，可以用于制备心脏瓣膜、关节替代物和人工血管等。
生物惰性高分子材料具有优异的生物相容性，不会引起明显的炎症反应和免疫反应。
常见的生物惰性高分子材料有聚乙烯醇（PVA）、聚己内酯（PCL）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。
聚乙烯醇（PVA）是一种具有高透明度和生物相容性的高分子材料，可以用于制备人工眼角膜、人工关节和人工内膜等。
聚己内酯（PCL）具有良好的生物相容性和降解性能，可以用于制备支架、药物传递系统和组织工程支架等。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的生物惰性高分子材料，具有高透明度和良好的抗菌性能，可以用于制备人工眼架和透明人工组织等。
医用高分子材料在医学领域中的应用非常广泛。
首先，它们可以用于制备生物打印支架，用于组织工程，如骨骼和软组织再生。
其次，医用高分子材料可用于制备生物医药用途的药物输送系统。
高分子材料在生物医学领域的应用研究
高分子材料在生物医学领域的应用研究引言高分子材料是一类由聚合物构成的材料，具有广泛的应用领域。
在生物医学领域，高分子材料正发挥着重要的作用。
本文将重点探讨高分子材料在生物医学领域的应用研究，并按照材料的不同类别进行划分。
一、生物可降解高分子材料生物可降解高分子材料是指能够自然降解并被生物体代谢排出体外的材料。
这种材料在生物医学领域具有重要的应用潜力。
例如，聚乳酸和聚羟基酸等生物可降解高分子材料可用于制造缝合线、修复组织或器官，因其良好的生物相容性和可降解性能，可以减少二次手术和组织反应。
二、生物仿生材料生物仿生材料是指模仿生物体的结构和功能设计的一类材料。
在生物医学领域，生物仿生材料的应用非常广泛。
例如，聚脲酯和聚乙烯醇等材料可用于制造人工血管，具有良好的生物相容性和柔软度，能够模拟真实血管的形态和功能，对心脑血管疾病的治疗具有重要意义。
三、生物传感材料生物传感材料是指能够检测和传递生物体内外信息的一类材料。
在生物医学领域，生物传感材料的应用也是非常重要的。
例如，聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮等材料可用于制造生物传感器，可以检测血糖、血压、体温等生理指标，并实时传递给医生和患者，提供准确的实时监测和诊断。
四、生物组织工程材料生物组织工程材料是指能够促进组织修复和再生的一类材料。
在生物医学领域，生物组织工程材料的应用非常广泛。
例如，聚合甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸酯等材料可用于制造人工骨骼和软骨，能够促进骨骼和软骨的再生和修复，对于骨折和关节疾病的治疗具有重要作用。
五、生物控释材料生物控释材料是指能够控制药物释放速率的材料。
在生物医学领域，生物控释材料的应用非常重要。
例如，聚乳酸-羟基乙酸聚合物和胶原蛋白等材料可用于制造药物控释微球，能够持续释放药物，提高药物的效果和降低副作用，对于治疗肿瘤和炎症等疾病具有重要意义。
结论高分子材料在生物医学领域的应用研究具有广阔的前景。
生物可降解材料、生物仿生材料、生物传感材料、生物组织工程材料和生物控释材料等不同类型的高分子材料在生物医学领域发挥着重要的作用。
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从来源看天然可降解高分子材料的前景
天然高分子和常见例子如表一所示，这些 物质作为动植物的构成以及保护体，同时 也是生命、生理过程的重要功能物质，而 且大都可以由自然界中既存的微生物分解 成低分子化合物。
具有商业应用价值的天然高分子生物可降 解材料主要有淀粉、植物纤维、壳聚糖、 胶原蛋白等，其中尤其以改性后的淀粉塑 料最为重要。
2020/7/23
典型生物可降解高分子材料
淀粉塑料
2020/7/23
• 淀粉的基本性质
由六元环状葡萄糖重复单元构成。 葡萄糖单元是由a-1,4键连接而成，其构象为无规线团 ，大多数淀粉有很高的支化结构，称为支链淀粉；而直链 淀粉主要由线性高分子构成。 在普通淀粉颗粒中大约含有20%的直链淀粉和80%的 支链淀粉。直链淀粉是结晶性的聚合物，能溶于沸水中， 而支链淀粉则不溶。
表二：从分子结构看合成高分子的可降解性
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—
聚氨酯 —C—O—CO—NH—C— —C—OH + CO2 + H2N—C—
聚酰胺
—C—CO—NH—C— —C—C—CO—OH + H2N—C—
2020/7/23
Utilizing renewable resources is a prerequisite for a sustainable society. One easily available renewable carbon resource is carbon dioxide (CO2), which has the advantages of being nontoxic, abundant, and economical (Scheme 1).
2020/7/23
• 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。
particular compound. • (iv) To supply physical energy such as light or
electricity.Selecting appropriate reactions can lead to a negativeGibbs free energy of the reaction (Scheme 2).
1998年，L. Griffin提出了既可光氧化降解又 可生物降解的新配方。
即在LDPE与玉米淀粉的混合料中， 引入由不饱和烃类聚合物、过渡金属盐和 热稳定剂组成的氧化促进剂母料。
降解过程
淀粉首先被生物降解，同时LDPE母 体被挖空，增大了表面积/体积比，在日光 、热、氧等引发下，使化学性不稳定的促 进剂发生自氧化作用，产生侵袭PE分子结 20构20/7/的23 游离基使LDPE的分子量下降，发生生
水解支化点。
2020/7/23
淀粉作为可降解材料的优缺点 优点：来源丰富、价格低廉、生物降
解性好。
缺点：强极性、强结晶性、热塑性差 、加工困难 、极强的亲水性 、耐候性 差。
2020/7/23
淀粉系列生物降解塑料
• 目前，淀粉塑料产量在众多品种的生物降解塑料中居首位 ，占总量的2/3以上，我国建成的降解塑料生产线绝大多 数是生产填充型淀粉塑料和双降解淀粉塑料。
• 淀粉作为开发具有生物降解性产品的基本聚合物的潜在优 势在于:
① 淀粉在各种环境中都具备完全生物降解能力; ② 塑料中的淀粉分子降解或灰化后，形成二氧化碳气
体，不对土壤或空气产生毒害; ③ 采取适当的工艺使淀粉热塑化后可达到用于制造塑料
材料的机械性能; ④ 淀粉是可再生资源。
2020/7/23
双降解型淀粉塑料
CO2 is also attractive as an environmentally friendly chemical reagent and is especially useful as a phosgene substitute.
2020/ biggest obstacle for establishing industrial processes based on CO2 as a raw material is its low energy level. In other words, a large energy input is required to transform CO2. There are four main methodologies to transform CO2 into useful chemicals: • (i) To use high-energy starting materials such as hydrogen, unsaturated compounds, small-membered ring compounds, and
c.与两个金属原子的结合则有更多可能的形式。
2020/7/23
• A widely accepted idea is that CO2 is so thermodynamically and kinetically stable that it is rarely used to its fullest potential. However, due to the electron deficiency of the carbonyl carbons, CO2 has a strong affinity toward nucleophiles and electron-donating reagents. In other words, CO2 is an “anhydrous carbonic acid”, which rapidly reacts withbasic compounds.
2020/7/23
合成高分子材料的可降解性
合成可降解高分子材料的方法 主要有生物发酵法和化学合成法两种。 二者共同的特点是合成的材料主链中都
包含有容易被微生物分解的链段（如表二 ）
依目前的研究状况看，大部分生物可降解 高分子材料的合成还是通过生物发酵技术 和化学两种方法的结合，单纯依靠化学法 20合20/7/成23 的研究并不多见。
2020/7/23
• 由于淀粉分子链上含有大量羟基，所以淀 粉亲水性良好并表现出类似于醇的性质。 这种性质一方面使其在在反应性混合时显 得必要，但同时又使它呈现出对水敏感、 难于加工以及韧性差等缺点。为了扩大淀 粉的应用范围，就迫切需要对其进行改性 。
2020/7/23
• 由于淀粉的分解温度低于其熔解温度，所以淀粉必须经塑 化以改善其加工性能。通常是加入小分子塑化剂，这些塑 化剂会和淀粉的分子形成氢键以削弱淀粉分子间的氢键作 用从而改善其力学性能和加工性能。常用的塑化剂有小分 子多元醇等。
2020/7/23
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
2020/7/23
• 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。
• 提高淀粉的耐水性能，降低其降解速率以及改善湿环境下 这类材料的力学性能的另外一种有效方法是交联。交联就 是在交联剂存在的情况下使共混物中的羟基和其它活性基 团反应。最近通过微波辅助在固态下也实现了玉米淀粉的 交联。另外加入光敏剂与淀粉及其衍生物共混，用紫外光 照射时间来控制交联度的技术也有报道。高度交联后，淀 粉共混体系耐水性明显提高，材料硬化、韧性下降。在实 际应用中交联度通常控制在较低水平以兼顾体系的各项性 能。
• 与淀粉共混的可降解聚酯类化合物有聚ε-己 内酯 (PCL)和聚乳酸(PLA)等。尽管PCL价 格较低，但是其和淀粉间的相容性却很差 。提高淀粉与PCL共混体系相容性的最简单 的方法是加入增容剂来改良界面性能。近 几年来对淀粉/PCL体系增容剂的研究有很 多，如酸酐改性PCL、二异腈酸酯改性PCL 、甲基丙稀酸缩水甘油酯改性PCL、阴离子 开环聚合己内酯接枝淀粉等方法。
• 淀粉主要存在形式
以细颗粒的形式存在于植物中，植物的种类和基因背 景不同，所含颗粒的尺寸、形态、组成会有很大的不同
。
2020/7/23
• 动植物吸收淀粉的方式 植物和动物利用微生物产生的内淀粉酶
和外淀粉酶来分解和吸收淀粉。 内淀粉酶一般只分解直链淀粉和支链淀
粉上的乙缩醛键，对支化点却不起作用； 许多外淀粉酶不仅能水解主链，而且能
、有机硅、有机磷化合物的基础。
2020/7/23
• 二氧化碳的活化受到周围络合环境的影响 若干金属(如铜、锌、铁、锡、铝等)与很多配
位体(如羧、醚、酯、胺、磷等含氧、氮、磷元 素的基团)可能组成有效的活性中心。