生物可降解材料研究现状及进展

2019•01行他动忠
当代化工研究 $ Chenmical I ntermediate ^
生物可降解材料研究现状及进展
*郭钟晟
(太原市知达常青藤中学校山西030000)
摘要：本文综述了各类可生物降解材料的特点和降解特性，综合对比了不同材料的性能和合成路径及该领域的研究进展。

为未来的人们 的研究提供了建议和参考。

关键词：降解材料；聚乳酸；聚乙交酯；P-嶙酸三钙；聚U -己内酯）
中图分类号：T 文献标识码：A
Research Status and Progress of Biodegradable Materials
Guo Zhongsheng
(Taiyuan Zhi Da Chang Ivy Middle School,Shanxi,030000)
Abstract'. The characteristics and degradation characteristics o f various biodegradable materials were reviewed in this paper, and the properties, synthesis routes and r esearch p rogress in this f ield w ere compared. It p rovides suggestions and r eferences f o r f uture research.
Key words', degradable materials% polylactic acidi poly gfycolide；beta tricalcium p hosphate% poly (epsilon caprolactone)
材料的发展史即为人类文明的发展史，人类社会的进 步离不开材料的使用和发展。

材料包含了无机非金属材料、金属材料和高分子材料三大类，已经成为现代文明三大支柱 (能源、材料、信息）之一。

高分子材料由于原料价廉、质 量轻、耐腐蚀、容易成型等优点而得到广泛应用。

目前，世 界上高分子材料的用量每年仍然在不断高速增长。

高分子材料的使用情况已经成为衡量一个国家或地区人民生活水平和 工业化进程的重要指标之一。

可是，在人们日益依靠、使用 高分子材料的同时，我们也意识到高分子材料给环境带来的 危害。

由于高分子材料共价键的键能较高，高分子材料的耐 腐蚀性极好，使用后的废塑料难以分解，因而成为污染环境 的“白色垃圾”。

目前，常规处理塑料的方法包括焚烧、掩
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安全隐患层面的排查。

其次，安全建设体系，应当落实责任，即对于每一个环节的责任进行落实，这样有利于发挥制度的优 势。

安全检查体系应当不断地进行优化，由于化工建设项目 的系统性与复杂性，因此如何优化体系中的相关规定十分关 键。

例如，定期开展安全检查研讨会，分析安全检查中的问 题，对于检查体系以及相关规定进行集中整改优化，最大程 度地发挥体系与制度的作用，以促进化工建设项目的开展。

⑵提升技术水平
在化工建设项目开展的过程中，不断地提升技术水平，利用先进技术保证项目的安全开展十分关键。

首先，在项目 开展的前期，引入风险评测技术，对于建设过程中可能遇到 的风险进行评估，使得建设项目在开展的过程中，能够有效 地进行风险规避。

例如，对于整体化工项目开展风险识别，风险识别的主要识别对象是项目进展过程中用到的化工燃 料、辅助材料、原材料、最终产品、中间产品和期间排出的 废气、废液、废水，然后对于存在安全隐患进行指导性地治 理。

其次，在项目建设的过程中，积极与高校或者科研单位 合作，对于建设过程中的难点，进行技术攻关，利用技术的 先进性，降低项目建设过程中的风险。

总的来说，提升技术 水平，对于安全风险进行识别和规避，是如何有效进行安全 检查与隐患治理的主要思路。

⑶增强从业人员的安全意识
在化工建设项目开展的过程中，从业人员是核心，因此 从人员的角度出发，提升安全检查以及隐患治理的有效性也 是必要的。

首先，增强从业人员的安全意识，定期进行安全培训。

例如，在从业人员上岗之前进行安全知识培训，提升
其发现安全问题的能力；其次，加强从业人员的隐患识别能
力，使得全体从业人员成为安全检查者，成为隐患识别者，
全面地开展安全检查，这种方法能够有效推动风险识别，提
升化工建设项目的安全性。

此外，定期对从业人员的安全专业
知识进行考察，提升从业人员的安全能力水平。

总的来说，在
当前的时代背景下，重视人员的安全素养，提升人员的安全意
识，是今后工程建设项目安全生产策略的重要发展方向。

结语
本文探究化工建设项目安全检查与隐患治理，首先进行
了安全检查与隐患治理必要性的分析，其次进行了策略的探
究。

基于化工建设项目的实际开展情况，积极有效地引入新
策略，转变思路，重视安全生产，有效探索，是提升化工建
设项目安全性的关键。

【参考文献】
[1] 李国栋.化工建设项目安全检查与隐患治理[J].化工管理，2017 (18): 188-188.
[2] 陈开彬.化工建设项目的安全检查与隐患治理研究m.化 工管理,2018(8).
[3] 郭伟.关于化工企业构建筑物隐患的排查与治理[J].成功：中下，2018 (2):00061-00061.
[4] 蔡亮.关于建筑施工企业安全风险防控和隐患排查治理双 重预防机制建设的几点思考[J].中国住宅设施,2017 (6):96-97.
【作者简介】
马芳（1986-)，女，山东省思威安全生产技术中心；研究方
向：化工企业安全评价。

6当代化工研究
Chenmical I ntermediate行他动或2019•01
埋、回收利用等方式。

这些方法成本较高，对环境造成的负 面影响较大。

大力研究开发和推广环境友好的生物降解材料，尤其 是生物降解的高分子材料，是解决目前问题的有效方法，也 符合高分子材料绿色化的趋势，更是实现全球经济可持续发 展的战略方针。

理想的生物降解材料应该具有优良的使用性 能，尤其是能够被自然环境中的微生物自由分解，通过无机 化重新进入到碳元素循环中。

1. 聚乳酸
聚乳酸具有较好的生物降解性能和生物相容性。

正是因 为这样的特性让聚乳酸被广泛地应用到人体组织相关的材料 中，不会引起明显的排异反应和相关的炎症。

⑴聚良酸基本性质
聚乳酸含一个手性碳原子，因此有乳酸二聚体、丙交 酯两种光学异构。

聚乳酸的不同立体构型有不同的特性，如 聚-D-乳酸（PDLA)、聚-L-乳酸（PLLA)、聚-(D、L)-乳 酸（PDLLA)及meso-聚乳酸。

由于聚乳酸的光学活性不同从
而导致其降解速率、力学强度、硬度、加工性能等方面存在 很大差异。

其强度也随着聚合度的提高而提升。

通过水解聚乳酸的主链酯键，便可以实现聚乳酸在水环 境下的可降解性。

对于不同晶型的PLA,水解可以分为不同 的步骤：PLLA可以分为两步而PDLLA只发生一步水解。

聚乳酸 类聚合物有一定的热力学不稳定性，在加热的条件下容易分 解放出大量不凝气体，因此在高温下容易损失一定的质量。

⑵聚礼酸的合成
聚乳酸的合成可以通过丙交醋开环聚合法、直接缩聚 法、溶液聚合法和熔融聚合法等方法来合成。

①丙交醋开环聚合法：最为常见的聚合方法为丙交醋 开环聚合法。

该方法研究起步较早，利用不同的催化机理能 够用来选择产物的立体构型。

即通过利用不同的催化剂，产 生不同的反应路线，从而获得立体选择性的产物。

这也使得 这种方法受到了人们广泛的关注和研究。

②直接缩聚法：由于乳酸有一定的活性，在加热的条件下可以直接发生分子间 的脱水聚合反应，从而获得聚乳酸。

通过该方法合成的聚乳 酸具有一定的分子量，因此将聚乳酸直接进行缩聚反应是最 为简单的聚合方法。

③溶液聚合：将乳酸放置在溶液中也可 以进行溶液聚合反应。

在真空下将乳酸和溶剂加热到共沸并 脱水是较为常见的制备方法。

在这种情况下溶液体系中的水 含量越低则能够得到聚合度较高的聚乳酸，其性能也相对较 好。

该方法有两个不足之处：A.溶剂的除杂：高沸点的溶剂 会使得除杂提纯的过程较为复杂，残留的溶剂会影响聚乳酸 的性能，其气味也会带来不良的影响。

B.设备的复杂度：为 除去杂质会增加溶剂回收设备的复杂性，装置的增加将带来 成本的增加和操作难度的增加。

④溶融聚合：将乳酸和聚乙 二醇混合加热，可以在熔融的条件下进行聚合反应。

通过该 方法得到的聚乳酸具有生物可降解性，合成的相对分子量一 般较低，平均相对分子量一般不足4000,可以用于药物缓释 中。

该方法工艺流程较为简单，无需使用过多的化学原料，但由于合成的相对分子质量较低，所以如需更广泛的用途，则 需要进一步提高其聚合度。

2. 聚乙交酯（PGA)
聚乙交酯的英文缩写为PGA,是一种简单的线性脂肪族 聚酯。

它可以通过乙交酯开环聚合得到。

由于此合成方法的特殊性，PGA—般具有较高的结晶度，分子链堆积和排列紧
密，因此其化学性能和物理性能有较大的独特性。

对于PGA来说，纺丝是需要综合考虑的复杂工艺。

由于
其是一种容易结晶的物质，纺丝需要在较低温度进行，进而
会带来较高的纺丝黏度，因此需要提高纺丝的速度，使得分
子在轴向拉力的作用下取向，被取向结晶的大分子的链结构
会得以固定从而使得纺丝纤维的强度增强。

与此同时，取向
的速度也会影响PGA的强度。

较快的拉伸速度会使得PGA的分
子来不及响应重排，无法充分取向，则导致纤维的强度下降。

3. p-鱗酸三钙
碟酸三转的性能
磷酸三钙的英文缩写是TCP，是一种可降解吸收的生物
陶瓷。

在不同的温度下可以分为不同的构型：a-TCP (高温 型）和P-TCP (低温型，低于1180。

〇。

磷酸三钙可以通过固相反应或者水溶液反应来生成，湿
法沉淀是最常采用的方法。

不同的合成温度、添加物、加热
速率，决定了磷酸三钙的形成过程的复杂程度。

0 -TCP有较好的生物相容性，能够和骨头产生较好的结
合作用，用于人体的骨修复，其原理是0-TCP溶解度较高，
可以在人体中被降解然后参与到骨组织的重建过程中。

当然
该物质脆性较大，在抗冲击等性能上还不能满足高强度人工
骨的修复，现阶段人们己经将TCP粉末填充进齿周病造成的
骨质缺损中。

但是在未来还需要人们进一步的研究磷酸钙陶
瓷人工骨的理化性能，以此来完善材料的修复能力。

4. 聚（e-己内酯）研究进展
(1)聚(e-己内商）
聚e-己内酯（PCL)是目前较为重要的生物降解高分子
材料，它由于来源广泛，价格合理，性能稳定等优点而成为
脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种。

PCL可以通过注塑、吹
塑、模压和热成型等方式来成型加工。

产品主要是薄膜，如农膜和其他膜，另外也可用于食品
及医疗包装材料。

PCL被广泛的用于共混或者参与到共聚反
应中，同时其优良的性能也可以单独使用。

⑵聚(e-己内商)的合成与性能
PCL可以通过e _己内酯开环聚合而成。

由于其分子链中
含有极性酯基，所以有较好的生物相容性，易于降解。

将PCL
放置在泥土中一年便可以降解成小片段，质量失去90%以上，
0此被广泛地应用在农膜，肥料，药物的控制释放材料上。

⑶聚己内商)的降解性
通过微生物中的脂肪酶对PCL中的酯键的降解作用，可
以使得PCL水解。

PCL的降解可以分为三个步骤：①聚酯从环
境中吸水。

②由于吸水或者酶解导致其分子链断裂，形成小的
低聚物片段，分子量降低，物理性质下降。

③低聚物进一步水
解，变成极小的碎片后，进一步分解从藤放出二《化碳和水。

【参考文献】
[1] 李霞，刘晨光.直接熔融缩聚法合成聚L-乳酸[J].合成纤维，2011, 40 (4):20-23.
[2] 李涛.聚乳酸共聚物的制备及其性能研究[D].西北大学，2008.
[3] 吴万涛.聚芳砜酰胺纺丝工艺与纤维结构性能研究[D].东华大学，2010.
【作者简介】
郭钟晟，男，太原市知达常青藤中学校；研究方向：化学。