生物可降解材料

淀粉应用
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
降解性，但机 械性能较差。
年来开发研究最活跃 的降解材料之一。
聚合。
生物降解材料的可降解机理
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 挥生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉 生物物 菌或藻类，降解机理主要可分为 生物化3类： 理作用 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 H2O)
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生物可降解材料
主讲人：王莉
Contents
1 2 3 4 生物降解材料概况 生物降解材料的种类与性能
生物降解材料的降解机理
生物降解材料的应用范围 生物降解材料发展趋势 面临的问题和解决办法
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生物降解材料概况
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。 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。
生物降解材料发展趋势
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，但仍保持着良好的生物相容性 • 减少给药次数 和给药量 和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透性， 同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、透光性和 加工性。
聚乳酸
聚乳酸应用
聚乳酸包装袋
生物降解材料的种类与性能
合成高分子材料比天然高分子 天然高分 微生物合 人工合成 材料具有更多的优点，它可以 子可降解 成的可降 可降解材 天然高分子物质分为天 从分子化学的角度来设计分子 材料 解材料 料 主链的结构，从而控制高分子 然蛋白质、多糖及其衍生物， 材料的物理性能，而且可以充 还包括一些生物合成聚酯。 分利用来自自然界中提取或合 例如淀粉、纤维素、半纤维 由生物通过各种碳源 由生物体内提 大多是在分子 成的各种小分子单体。不过如 素、木质素、果胶、甲壳素、 发酵得到的一类高分 取或自然环境 结构中引入酯 子材料，主要包括微 何精确地通过设计分子结构控 蛋白质等，它们来源丰富、 中直接得到的 基的脂肪族聚 生物聚酯、聚乳酸及 制其性能方面还有待进一步的 价格低廉，特别是天然产量 一类大分子， 微生物多糖，具有良 酯，其制备方 研究。 居首位的纤维素和甲壳素， 具有良好的生 好的降解性和热塑性 法主要包括缩 10 物相容性和可 年生物合成量超过 10 吨 。其中，聚乳酸是近 合聚合和开环
聚丁二 酸丁二 醇酯
生物降解材料发展趋势
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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对利用生物质原料 生产生物降解塑料 的企业，国家考虑 采用低息贷款政策、 技术改造专项贷款、 信用担保政策等来 鼓励产业发展
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为促进行业发展应 制定关税优惠税率。 为鼓励和扶持一些 企业的发展，可以 按照新的企业所得 税条例规定减免优 惠政策
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微生物侵蚀导 致材料分裂 或氧化崩裂
生物降解材料的应用范围
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Fra Baidu bibliotek
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
生物降解材料发展趋势
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 五大热门可降 资源，即利用生物合成的方法得到的生 聚羟基脂 解材料 物材料。这种生物材料可以被生物所重 肪酸酯 新利用，能够降解，产物最好是二氧化 碳和水，从而使这种材料的生产和使用 聚己 纳入自然界的循环。 内酯
聚乳酸应用
聚乳酸人造皮肤 聚乳酸导管支架
聚乳酸应用
组织工程耳朵 组织工程支架示意图
生物降解材料存在的主要问题
价格昂贵，不易推广应用
加工困难，尚未完全达到实用阶段
主要问题
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
解决办法
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对生物降解塑料产 品的应用和发展采 取补贴政策，包括 中央政府补贴和地 方政府补贴。中央 财政可采用科技攻 关资金、贴息等补 贴方式