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关于生物降解材料

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篇一:浅谈生物可降解高分子材料的开发利用

[摘要]我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。本文探讨了生物可降解高分子材料现阶段的开发应用情况。

[摘要]我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。本文探讨了生物可降解高分子材料现阶段的开发应用情况。

[关键词]高分子材料可降解生物

我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如细菌、霉菌及藻类作用下,可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便,只要保持干燥,不需避光,应用范围广,可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理,现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解机理

生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下,能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。

生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为,高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先,微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合,通过水解切断高分子链,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物摄入人体内,经过种种的代谢路线,合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量,最终都转化为水和二氧化碳。

因此,生物可降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。到目前为止,有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外,还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。

2、生物可降解高分子材料的类型

按来源,生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工

合成高分子两大类。按用途分类,有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。 2.1微生物生产型

通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici公司生产的“biopol”产品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低,强度及耐热性差,无法应用。芳香族聚酯(pet)和聚酰胺的熔点较高,强度好,是应用价值很高的工程塑料,但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物,这种共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子,这些高分子可被微生物

完全降解,但因纤维素等存在物理性能上的不足,由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求,因此,它大多与其它高分子,如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。

篇二:生物降解高分子材料研究进展

【摘要】合成高分子材料,并且因此开发可降解的高分子材料已成为高分子领域的一个重要研究课题,生物降解性高分子材料更是目前研究的热点。本文简述了生物降解性高分子的生物降解机理、影响因素,着重综述了淀粉、聚乳酸、可生物降解塑料等几种具有生物降解性的高分子材料的最新研究进展及其发展趋势。

【关键字】生物降解高分子降解性塑料淀粉聚乳酸研究进展

前言: 当今世界,合成高分子材料制品已经被广泛应用于人们生产和生活的各个领域,并且在众多领域取代了传统的金属、玻璃、陶瓷、木材等材料,特别是在包装行业应用更为广泛。PE、PS、PP、PVC等的薄膜、软袋及容器已使包装行业发生了一次深刻的革命。然而,由此产生的大量废旧塑料给地球环境及生态带来的影响己越来越为社会的广泛关注。其中塑料因为其不可降解性而给人们带来了“白色污染”的很大困扰。发展环境降解塑料(EDP)已成为当务之急[1]!

1. 生物降解高分子材料概述

从化学角度来定义,高分子是由分子量很大的长链分子所组成,而每个分子链都是由共价键联结的成百上千的一种或多种小分子构造而成[2]。高分子材料的功能很多,因此应用十分广泛。可是高分子材料在给人类创造美好生活的同时,也带来了一些负面效应,其中最明显的当属废旧塑料等

引起的“白色污染”。

生物可降解高分子是指在一定条件下,一定时问内能被微生物降解的高分子材料。按美国材料试验学会ASTM在1989年给可降解塑料下的确切定义,可降解塑料是指:在特定时间内造成性能损失的特定环境条件下,其化学结构发生变化的一种塑料,根据促进化学结构发生降解变化的因素来分类,降解塑料可分为生物降解塑料和光降解塑料两种。前者在细菌、真菌和藻类等微生物的作用下,塑料产生分解直至消失;后者是在日光作用情况下,塑料产生分解直至消失[3]。

2. 降解高分子材料的生物降解机理

生物降解高分子的降解通常是以化学方式进行的,即在微生物活性(有酶参与)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,使聚合物发生水解反应从而使聚合物大分子骨架结构发生断裂变成小的链段,并最终断裂为稳定的小分子产物,

完成生物降解过程。下表 [4]为一些生物降解高分子的水解反应情况。

高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。高分子水合作用是因依靠范德华力和氢键维系的结构的破裂引发的水合作用,以及其后高分子主链可能因化学或酶催化水解而破裂,高分

子材料的强度降低。对交联高分子材料其强度的降低,可因高分子主链、交联剂、外悬基团的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致质量损失和分子量降低,最后分子量足够低的分子链小段被酶进一步水解为水、二氧化碳等物质[5]。

总之,生物降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。到目前为止,有关生物降解的机理尚未完全阐述清楚。

3. 生物降解高分子材料的研究现状

以下按不同分类介绍目前研究的几种主要的可生物降解的高分子的研究现状。

3.1 天然生物可降解高分子

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子,这些高分子可被微生物完全降解,但因纤维素等存在物理性能上的不足,热及力学性能差,由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到工程材料的性能要求,另一方面,作为工程材料使用的高分子通常又没有生物降解性。因此,通过两种高分子的共混、嵌段或接枝共聚可以得到能满足两者要求的材料。如以纤维素和脱乙酰基壳多糖进行复合,制得的生物可降解塑料[6]。

3.1.1 多糖基复合高分子

高分子量的碳水化合物通常指多糖,自然资源丰富的淀粉、纤维素等多糖都可用作生产生物降解高分子的原料。

3.1.2 淀粉基系统

淀粉资源丰富,价格低廉,易为微生物侵蚀,是一种理想的生物降解材料,但其热、力学性能不够优良,从而限制了它们的使用,但己有许多研究淀粉与合成高分子的共混或共聚获得生物降解性材料的的文献报道。

Griffin对80%PE, 15%的淀粉共聚物成功地进行吹塑膜,加拿大的St. Lanwren公司取得该项技术专利并提供名为Ecostar的PE母料,可用作农用地膜或作包装材料淀粉与PVC的共混研究也比较深入,表明加入淀粉后PVC的强度并不下降,但随淀粉量的增加,延伸率明显降低。

3.1.3 纤维素基复合高分子

纤维素也是资源丰富的天然高分子,倪秀元等研究了羟乙基纤维素与MMA和丙烯酸进行超声波共聚的情况,结果表明产物可被脂肪酶及一些微生物通过水解反应而破坏。再生纤维素适合用于纤维与薄膜的制造,日本四国工业试验所开发了以乙酰多糖和纤维素为主要成分的高分子材料,试制的生物降解薄膜、无纺布、发泡塑料等已接近实用化。纤维素酯、纤维素醚、纤维素缩醛化合物等常用的化学改性纤维,其生物降解性与羟基反应的程度有关。因此加大纤维素羟基的反应程度也是纤维素改性使用的一个方向[7]。

3.1.4 木质素

木质素与纤维素一起共生于植物中,它是酚类化合物,通

常是不能被生物降解的,但通过预处理可使其被纤维素酶酶解。利用木质素上的酚基与不同试剂反应可得到乙烯基的接枝共聚物,Phillips等讨论了它的生物降解性,并取得了令人鼓舞的成果。

3.1.5 蛋白质复合高分子

蛋白质的骨架肽键对微生物降解十分敏感,通过功能基团的去除或接枝共聚可改善其热学及力学性能,但同时也降低了其生物降解性能。目前研究最多的是结构蛋白骨胶原的水解产物明胶。围绕蛋白质基的生物降解材料的研究还处于起始阶段,距离商品化还有相当距离。

3.2 合成生物可降解高分子材料

3.2.1 亲水性高分子

聚合物材料能保持一定的湿度是其可生物降解的首要的和必要的条件,因此水溶性及亲水性聚合物的开发受到普遍关注。已有专利报道用亲水性的可生物降解高分子作为植物种子的保护涂层。

这些聚合物的生物降解程度随制备方法及所用原料的不同而不同。例如,由马来酸酐、乙二醇、丙烯酸及对甲苯磺酸制得的亲水聚合物生物降解度为61%,而由乙二醇、二丙烯酸酯、巯基乙醇及偶氮二氧基丙烷合成的高分子生物降解度可达89%。赖氨酸、苯乙烯嵌段共聚制得的水溶性可生物降解材料也有报道。PS是应用最为广泛的塑料之

一,而且在包装行业的用量非常大。因此提高它的生物降解性倍受关注。系统研究表明,部分氧化或水解的PS可以被青霉菌和摩拉克菌分解断链,这是由于形成羟基和羰基等亲水性基团的缘故。

3.2.2 聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酸酐类高分子[8]

这些合成高分子的主链结构与天然高分子结构部分相似,因此它们有的可以被微生物降解。例如,聚氨酯的主链与蛋白质中的肽键类似,脂肪族的聚氨酯具有较好的生物降解性能。聚酯中的聚己内酯(PCL)的生物降解性能研究比较深入,其中生物降解性随分子量增大而降低。另外,含苯基丙氨酸的低分子量聚酯型聚脲在pH为7. 8时可以被胰凝蛋白酶水解,但如果用甘氨酸代替苯基丙氨酸

,则该聚脲不能被其水解,生物降解困难。在酸性和碱性介质中,β-取代的聚酯的生物降解特性也已有研究,结果表明除全同立构聚酯外,所有的这类聚醋均可为微生物所攻击。人们正努力合成可生物降解的尼龙材料,由氨基酸合成的PA不仅可生物降解,而且生物相容性也比较好。

3.2.3 微生物产生型高分子

多种微生物能制造并在体内储藏聚羟基烷羧酸酯。世界各国均在广泛研究这种微生物产生型的热塑性树脂,特别是聚羟基丁酸酯(PHB)作为来源于生物的热塑性塑料久己为人们重视,但它存在结晶性过高、机械性能差、易热分解、难加

工等缺点。最近研究表明,通过热处理控制PHB的结晶与非结晶结构,可制得性能优良的PHB。

除了PHB这一简单微生物合成聚酷外,共聚聚酯的微生物合成也有大量报道。利用真养产碱菌(Aeutrophus)可生产HB 与(R )-3-羟基戊酸酯(3HV ) 、HB与4-羟基丁酸酯(4HB),HB与3-羟基丙酸酯(3HP)的共聚物。其中英国ICI公司开发的PHB-PHV共聚物已以“Biopol”商品名出售。

5. 结论及展望

虽然生物降解高分子的研究已有相当长的历史,并正处在轰轰烈烈的进行之中,但距大规模使用还有相当长的一段距离。目前,生物降解性高分子已经成为化学家、生物学家和环境学家共同感兴趣的一个领域。

未来的生物降解性高分子的研究课题将主要集中在改善材料的物理化学性能,降低材料的成本,确立适合各种不同用途的生物降解速度的控制技术。此外,由于生物降解性高分子一般都含有的色素、稳定剂、增塑剂等各种添加剂,在材料降解后会溶出,所以开发安全性的添加剂及不需要添加剂的生物降解高分子也是这一领域的重要研究课题。

篇三:生物材料

xx人xx单位

摘要: 材料科学与物理学、化学、生物学及临床科学越来越紧密地结合,并突破旧有科学的狭小范围,诞生了另一

个新兴的产业--生物医学材料产业。生物医学材料已经成为生物医学工程的4大支柱产业之一,它为医学、药物学及生物学等学科的发展提供了丰富的物质基础。作为材料学的一个重要分支,它对于促进人类文明的发展必将作出更大的贡献。

生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能,用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患,而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料,其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。

关键词: 生物材料; 陶瓷;高分子;降解。

生物材料也称为生物医学材料, 是指以医疗为目的, 用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料[1]自19世纪80年代以来, 以医疗、保健、增进生活质量、造福人类为目的的生物材料取得了快速的发展。它最早的使用可以追溯至19世纪末, 在1886年, 首例钢片和镀镍钢治疗骨折应用于临床获得成功。迄今为止, 除大脑以外的各种人工器官已经应用于人体, 并取得了良好的效果。目前, 生物材料主要包括医用高分子材料、生物陶瓷、医用金属材料等[2]。

1.生物医学材料的分类

一般而言,临床医学对生物医学材料有以下基本的要求:无毒性,不致癌,不致畸,不引起人体细胞的突变和组织细

胞的反应;与人体组织相容性好,不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象;化学性质稳定,抗体液、血液及酶的作用;具有与天然组织相适应的物理机械特性;针对不同的使用目的具有特定的功能。

目前, 按材料性质不同, 生物材料一般可分为医用高分子材料、生物陶瓷材料、医用金属材料、生物降解材料、生物医学复合材料等。

1. 1 医用高分子材料

医用高分子材料是生物医用材料研究领域最活跃的领域之一, 特别是20世纪60年代以来发展更快, 已经能合成出许多具有优良性能的软、硬材料及药物控释材料应用到各个医学领域。医用高分子易于加工成型, 原材料易得, 理化性质可以在很宽的范围内被调节和控制, 加之生物体的大部分组织和器官实质都是由高分子化合物构成, 故一经出现就得到重视和应用。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳性、可加工性等严格的要求。当前研究主要集中在外科置入件用高分子材料和生物降解及药物控制释放材料[3]。

1. 2 生物陶瓷材料

生物陶瓷又称生物医用非金属材料, 从广义上讲包括主要构成成分为无机非金属材料及其制品。与高分子材料和金属材料相比, 生物陶瓷在人体内极其稳定, 压缩强度高,

对生物组织有良好的相容性与亲和性, 且耐腐蚀, 无毒副作用, 几乎看不到与生物组织的排斥反应, 因而受到人们的普遍关注[4, 5],是近年来研究较多且进展较快的领域。当前的研究主要集中在具有特异性功能的活性材料, 良好的力学性能且促进组织生长的功能材料, 具有生物体组织结构的复合材料

[6], 以磷酸盐为基体材料的生物活性陶瓷是目前生物陶瓷研究中最活跃的领域

[7]。

1. 3 医用金属材料

医用金属材料具有高的机械强度和抗疲劳性能, 是临床应用最广泛的承力植入材料。己经应用于临床的医用金属材料主要是不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。此外, 还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、锆、铌等。主要用于骨和牙等硬组织的修复和替换, 心血管和软组织修复以及人工器官的制造, 如人工髋关节、骨折内固定钢板以及骨螺钉等。最先泛用于临床治疗的金属是金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)等贵重金属[8], 它们具有良好的稳定性和加工性能。之后, 铜(Cu)、铅(Pb)、镁(Mg)、铁(Fe)和钢等曾用于临床试验, 但因耐腐蚀性、生物相容性较差以及力学性能欠佳未受到广泛应用。随着冶金技术的进步, 不锈钢逐渐应用于临床, 虽然抗腐蚀性并不十分理想, 但其易加工, 价格低廉,

故在临床应用中得到了一席地[9]。目前应用最多的医用金属是不锈钢、钛及钛合金以及钴铬钼合金[10]。

1. 4 生物降解材料

所谓可降解材料是指那些在被植入人体内以后, 能够不断的发生分解, 分解产物能够被生物体所吸收或排出体外的一类材料, 现已成为医用高分子发展的重要方向之一[11]。临床中主要用作非永久性植入支架或装置。植入后, 首先代行被替换组织的功能, 然后随着材料的降解吸收被新生组织同步替换,最后达到永久治疗的目的, 免去了二次手术的痛苦, 可提高疗效[12]。聚乳酸( PLA)是典型的合成可降解聚合物之一, 其代谢产物乳酸是体内三羧酸循环的中间代谢物, 且吸收和代谢机理己经明确并具有可靠的生物安全性, 因此作为第一批可生物降解吸收材料已被美国FDA批准用于临床, 是迄今研究最多, 应用最广泛的可降解生物材料。其强度相对较高, 模量可达4Gpa, 故广泛地应用于制作医疗器械、骨折固定装置等, 并因具有一定的生物活性, 也曾应用于骨填充、替换材料。

1. 4 生物医学复合材料

生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。其中钻合金和聚乙烯组织的假体常用作关节材料;碳-钛合成材料是临床应用良好的

人工股骨头;高分子材料与生物高分子(如酶、抗源、抗体和激素等)结合可以作为生物传感器。

2 生物医学材料的应用前景

就材料和组织间的相互作用而论,生物材料科学的发展,已经历了生物惰性材料和与组织相互作用的生物材料阶段。进入20世纪90年代,由于高技术的进展以及临床需求推动了新型生物材料的设计、合成与制造。分子生物学的进展有力地促进了植入体科学的发展,使生物材料的研究进入了~个崭新的阶段,即将生物技术应用于生物材料,利用生物学原理去设计和制造具有生物结构和功能的材料。这种新型生物材料含有活体细胞、细胞组成和细胞

产物,以及模拟细胞生物功能,能充分调动人体自身修复和完善的功能,材料科学与生命科学真正融为一体,生物材料科学提供框架,生物技术提供功能。生物材料科学已从材料和宿主界面的研究,加入了新的成员——活体细胞,生物材料已从无生命的材料发展进入有生命活性的材料,从而使人类有可能在将来完全复制整个的人体器官。

近年来, 世界生物材料市场发展势头更为迅猛,其发展态势可与信息、汽车产业在世界经济中的地位相比。据1988年美国国家健康统计中心调查, 美国己有1100万人(不包括齿科材料)植入了一件以上的生物医用材料, 全球达3000万人以上, 1995年世界生物医用材料市场已达2000亿美元。

中国科学院在2002年《高技术发展报告》中披露, 1990~1995年, 世界生物医用材料市场以每年大于20%的速度增长。这期间中国的增长虽然也比较快, 但由于起点低, 市场份额只占世界市场的2%。2000年, 全球医疗器械市场己达1650亿美元, 其中生物医学材料及制品约占40%至50%。20世纪90年代, 医疗器械平均年增长率在11%左右, 预计未来几年发展中国家将会大幅度增长。如除日本外的亚洲地区将从2000年占世界市场份额17%的280亿美元, 增长至2005年占世界市场份额的25%。生物医用材料及其制品的市场预计10- 15年将达到药品市场的规模, 成为本世纪经济的支柱性产业。

随着社会日益增加对生物材料的需要,将会促进材料合成技术的发展,改善对现有生物材料的改性,特别是表面改性技术,设计出便捷高效的方法,制造出功能更完善的组织工程材料;在新材料的设计和研究中,通常把研究对象要求的生物相容性作为一个重要问题考虑。因此,今后也会重点考虑对生物学性能的评价和检测方式的研究,与此同时,也将会考虑理化性能对生物学性能的影响,通过加强对材料组成结构、物理化学性能的研究方法的研究,促进人们对生物学性能的了解。

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生物降解材料

生物降解材料: 1.天然生物材料如淀粉、纤维素的改性材料制成的塑料; 2.化学合成聚脂:PLA、PCL、PBS、PPC等; 3.微生物发酵合成高分子化合物:PLA、PHA; 4.转基因植物合成高分子化合物:PHA。 生物基含量和价格 材料优缺点

1.可完全生物降解 2.可替代大部分塑料,价格可以和石油塑料 竞争 3.分子结构多样性,综合性能好 4.可单独使用或和淀粉等其他生物质共同 使用 5.可取代PCL、Ecoflex等石油基可降解材 料 6.核心技术门槛高竞争者很难模仿进入材料具体价格

生物降解塑料生产厂家 种类公司型号产能(吨/年)

PLA PLA产业链

→ → → 产业链分析: 1.PLA改性材料生产企业:其生产受到上下游的影响比较严重。 2.PLA生产企业:此类企业上游供给影响不大,来源和供应量很充足,关键在于企业的生产技术和产能。美国的natureworks处于领先地位,每年14万吨的产能,巴斯夫、日本三井和荷兰普拉克都有超万吨的产能。国内海正生物和金发科技分别拥有5000吨左右的产能,在国内PLA生产商中实力较强。 3.PLA原料(中间物)生产商:PLA生产主要有一步法和两步法两种工艺,两步法应用较多,即先由乳酸聚合并解聚得到中间体丙交酯,再由丙交酯开环聚合得到PLA,两步法中,中间体丙交酯的生产成本和纯度直接影响PLA产品的成本和性能。 4.PLA改性材料使用企业:这些企业使用PLA改性材料作为生产进一步产品的原料,成品涵盖范围包括农业、工业、门用等等领域。PLA材料经过改性和复合,其理化性质得到相应改进,可以采用传统吹塑、热塑机械生产成品,传统成品生产企业的转换成本并不高,而此类企业在国内数量巨大,并不构成对于PLA改性材料生产企业的直接瓶颈。 5.消费者终端:消费者的最终需求,决定了PLA改性和复合材料使用企业对PLA改性材料的间接需求,成为真正的、可能的需求瓶颈。因此,分析PLA改性和复合材料行业下游的关键,在于消费者终端的分析。 PLA改性材料企业

可生物降解高分子材料的分类及应用

四川工业学院学报 Journa l of S ich ua n Uni vers ity o f Sc ience and Tec hnolog y 文章编号:1000-5722(2003)增刊-0145-03 收到日期:2003-03-22 基金项目:中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目(部(基)349):四川工业学院人才引进项目(0225964) 作者简介:王周玉(1977-),女,四川省彭州市人,西华大学生物工程系助教,硕士,主要从事高聚物的合成、改性性质及其应用的研究。 可生物降解高分子材料的分类及应用 王周玉,岳 松,蒋珍菊,芮光伟,任川宏 (西华大学生物工程系,四川成都 610039) 摘 要: 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 关键词: 生物降解;高分子材料;应用 中图分类号:O631.2 文献标识码:B 0前言 塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料[1]是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳 的高分子材料。根据降解机理[1,2] 的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光-生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,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。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景,所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全 生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestruc tible ma terials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 [3,4] 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合成量超过1010 吨。利用它们制备的生物高分子材料可完全降解、具有良好的生物相容性、安全无毒,由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义,因而受到各国的重视,特别是日本。如日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳聚糖复合,采用流延工艺制成的薄膜,具有与通用薄膜同样的强度,并可在2个月后完全降解;他们还对壳聚糖)淀料复合高分子材料进行了大量的研究工作,发现调节原料的比例、热处理温度,可改变高分子材料的强度和降解时间。 天然高分子材料虽然具有价格低廉、完全降解等诸多优点,但是它的热力学性能较差,不能满足工程高分子材料加工的性能要求,因此对天然高分子进行化学修饰、天然高分子之间的共混及天然高分子与合成高分子共混以制得具有良好降解性、实用性的生物降解高分子材料是目前研究的一个主要方向。1.2 微生物合成高分子材料[3,4,5] 微生物合成高分子材料是由生物通过各种碳源发

最新完全生物降解材料

完全生物降解材料 摘要:可完全生物降解材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件 下,能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料,对环境有积极的作用。本文介绍了完全生物降解材料的定义、分类、降解性能的评价及其发展趋势。 关键词:生物降解,测试,应用 前言:人类在创造现代文明的同时,也带来负面影响----白色污染。 一次性餐具、一次性塑料制品以及农用地膜等均难以再回收利用,其处理方法以焚烧和掩埋为主。焚烧会产生大量的有害气体,污染环境;掩埋则其中的聚合物短时间内不能被微生物分解,也污染环境。残弃的塑料膜存在于土壤中,阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收,使土壤透气性降低,导致农作物减产;动作食用残弃的塑料膜后,会造成肠梗阻而死亡;流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已对海洋生物造成了相当的危害,因此提倡绿色消费与加强环境保护势在必行。面对日益枯竭的石油资源,符合潮流的生物降解材料作为高科技产品和环保产品正成为一个研发热点。 1、生物降解材料 理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废气后可被环境微生物完全分解、最终被无机化合成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。 1.1、生物降解材料的分类 生物降解材料按其生物降解过程大致可分为两类。 一类为完全生物降解材料,如天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯等,其分解作用主要来自:①由于微生物的迅速增长导致塑料结构的物理性崩溃;②由于微生物的生化作用、酶催化或酸碱催化下的各种水解; ③其他各种因素造成的自由基连锁式降解。 另一类为生物崩解性材料,如淀粉和聚乙烯的掺混物,其分解作用主要由于添加剂被破坏并削弱了聚合物链,使聚合物分子量降解到微生物能够消化的程度,最后分解为二氧化碳(CO2)和水。 生物崩解性材料大多采用添加淀粉和光敏剂的方法,与聚乙烯和聚苯乙烯共混生产。研究表明,淀粉基生物降解塑料袋最终将进入垃圾场,不接触阳光,即使其中有发生物双降解作用,所发生的降解作用也主要以生物降解为主。一定时间的试验表明:垃圾袋无明显的降解现象,垃圾袋没有自然破损,甚至对袋里的垃圾起到一定的“保鲜”作用。

辽宁生物降解塑料项目投资建议书

辽宁生物降解塑料项目 投资建议书 规划设计/投资方案/产业运营

辽宁生物降解塑料项目投资建议书说明 《关于进一步加强塑料污染治理的意见》指出,到2020年,率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用;到2022年底,一次性降解塑料制品消费量明显减少,替代品得到推广,在电商、快递、外卖等新兴领域,形成一批可复制、可推广的塑料减量和绿色物流模式;到2025年,塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度基本建立,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低。2025年前,国内将逐渐限制、禁止使用不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、宾馆和酒店一次性塑料制品和快递塑料袋。 该PBAT生物降解塑料项目计划总投资5851.90万元,其中:固定资产投资4682.58万元,占项目总投资的80.02%;流动资金1169.32万元,占项目总投资的19.98%。 达产年营业收入8873.00万元,总成本费用6729.64万元,税金及附加101.62万元,利润总额2143.36万元,利税总额2540.62万元,税后净利润1607.52万元,达产年纳税总额933.10万元;达产年投资利润率36.63%,投资利税率43.42%,投资回报率27.47%,全部投资回收期5.14年,提供就业职位135个。

项目建设要符合国家“综合利用”的原则。项目承办单位要充分利用国家对项目产品生产提供的各种有利条件,综合利用企业技术资源,充分发挥当地社会经济发展优势、人力资源优势,区位发展优势以及配套辅助设施等有利条件,尽量降低项目建设成本,达到节省投资、缩短工期的目的。 ...... 报告主要内容:项目总论、项目必要性分析、项目市场研究、投资方案、项目选址规划、土建方案说明、工艺先进性、项目环保分析、项目安全保护、投资风险分析、项目节能情况分析、实施进度、投资方案计划、项目盈利能力分析、综合评价结论等。 随着全球环境保护力度加大,“限塑”已在60多个国家实行。我国自2004年开始鼓励降解塑料的推广应用,2008年开始实行“限塑”。近几年法规措施不断趋严,2020年1月19日,国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,提出分阶段(2020、2022、2025年)限制、禁止使用不可降解塑料产品的行动目标与措施。在严格的限塑、禁塑令下,开发应用可降解塑料势在必行。PBAT是一种全生物可降解塑料,可广泛应用于超市购物袋、外卖餐盒、农用地膜等领域。随着“限塑令”的推出和绿色消费市场的扩大,PBAT等可生物可降解塑料呈现出良好的市场前景,成为当前国内降解塑料领域投资和关注的热点。

生物降解高分子材料

生物降解高分子材料 肖群 (东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040) 摘要:高分子材料在日常生活中的使用量越来越大.然而高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时,其使用后的大量塑料废弃物也与日俱增。给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。本文简要介绍生物降解高分子材料的定义、降解机理及影响因素的基础上,较为全面的阐述了当前生物降解高分子材料的应用领域。 关键词:生物降解,医用生物材料, 1 前言 聚合物工业蓬勃发展的同时也导致了环境污染的加剧,引起了人们对聚合物废料处理的关注。目前全世界每年生产塑料约1.2亿吨.用后废弃的大约占生产量的50%~60%。废塑料的处理以掩埋和焚烧为主,但这两种处理方法会产生新的有害物质。对此,一些国家实行了3R工程,即减少使用、重复使用和回收循环。但对一些回收困难、不宜回收或需要追加很大能量才能回收的领域(如食品包装、卫生用品),实施3R工程很困难,而如果使用生物降解材料则十分有利[1]。 2生物降解高分子材料定义降解机理 2.1生物降解高分子定义 根据美国ASTM定义生物降解高分子材料是指在一定的条件下.一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料[2,3,4]。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CO 2和H 2 O[5]。 2.2生物降解高分子材料的降解机理 生物降解机理和光一生物降解机理.完全生物降解机理大致有三种途径:①生物物理作用:由于生物细胞增长而使聚合物组分水解,电离质子化而发生机械性的毁坏.分裂成低聚物碎片:②生物化学作用:微生物对聚合物作用而产生新 物质(CH 4、C0 2 和H 2 0):③酶直接作用:被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩 裂。而光一生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解,增大表面/体积比,同时,日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物,并氧化断裂.分子量下降到能被微生物消化的水平。进一步研究发现.不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系,包括化学结构、物理结构、表面结构等。 对不同种类的生物降解材料而言.它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。天然降解高分子材料.其本身来源于生物体,能保证足够的细胞及组织亲和性.降解周期一般较短.最终降解产物为多糖或氨基酸.容易被机体吸收.但是这种材料力学性能差。难于满足组织构建的速度要求,应用时需要进行改性。化学合成的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制。比如降解速度和强度可调.易构建高孔隙率三维支架.但材料本身对细胞亲和力弱.往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。[6] 3生物降解高分子材料的种类及降解过程

福建生物降解塑料项目投资分析报告

福建生物降解塑料项目投资分析报告 规划设计/投资方案/产业运营

报告说明— 生物降解塑料是指在土壤、沙土等自然条件下,可与微生物作用降解成为二氧化碳、水等小分子的塑料材料。PBAT是生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。PBAT是己二酸丁二醇酯(PBA)和对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的共聚物,兼具PBA和PBT的特性,既有良好的延展性、断裂伸长率、耐热性和抗冲击性能,又具有优良的生物降解性。PBAT成膜性能良好,通常与PLA树脂等共混改性制成终端产品,可用于塑料包装薄膜、农用地膜、一次性用具等。 该PBAT生物降解塑料项目计划总投资8033.42万元,其中:固定资产投资6236.18万元,占项目总投资的77.63%;流动资金1797.24万元,占项目总投资的22.37%。 达产年营业收入14198.00万元,总成本费用10984.45万元,税金及附加139.18万元,利润总额3213.55万元,利税总额3795.98万元,税后净利润2410.16万元,达产年纳税总额1385.82万元;达产年投资利润率40.00%,投资利税率47.25%,投资回报率30.00%,全部投资回收期4.83年,提供就业职位283个。 全球塑料产量约为3.59亿吨,其中生物塑料约占1%,2018年全球生物可降解塑料的市场金额超过11亿美元,产能合计约91.2万吨,预计2023年有望实现17亿美元与128.8万吨。欧洲是可降解塑料的主要市场,

占全球55%、亚太地区占全球25%,北美需求占19%。可降解塑料的应用范围不断扩大,包括包装、纺织纤维、汽车运输等。包装占比最大为58%。国内2019年塑料制品产量为8184万吨,其中可降解塑料优先推广的农用塑料薄膜使用量为246万吨。根据智研咨询国内可降解塑料的消费量在50万吨左右,市场潜能巨大。据统计,中国每年约消耗购物袋400万吨、农膜246万吨、外卖包装260万吨,且随着快递、外卖业务的快速发展,塑料需求持续增长。而对于这些领域,特别适用可降解塑料。假设替代10%,即可新增90万吨以上可降解塑料需求。我们认为随着技术进步、规模化生产、成本下降、环保理念提升,可降解塑料未来成长空间10倍以上。

生物降解材料

生物降解材料https://www.doczj.com/doc/e27046902.html,work Information Technology Company.2020YEAR

生物降解材料: 1.天然生物材料如淀粉、纤维素的改性材料制成的塑料; 2.化学合成聚脂:PLA、PCL、PBS、PPC等; 3.微生物发酵合成高分子化合物:PLA、PHA; 4.转基因植物合成高分子化合物:PHA。

6.核心技术门槛高竞争者很难模仿 进入 生物降解塑料生产厂家 种类公司型号产能(吨/

PLA PLA 产业链 产业链分析: 1.PLA 改性材料生产企业:其生产受到上下游的影响比较严重。

2.PLA生产企业:此类企业上游供给影响不大,来源和供应量很充足,关键在于企业的生产技术和产能。美国的natureworks处于领先地位,每年14万吨的产能,巴斯夫、日本三井和荷兰普拉克都有超万吨的产能。国内海正生物和金发科技分别拥有5000吨左右的产能,在国内PLA生产商中实力较强。 3.PLA原料(中间物)生产商:PLA生产主要有一步法和两步法两种工艺,两步法应用较多,即先由乳酸聚合并解聚得到中间体丙交酯,再由丙交酯开环聚合得到PLA,两步法中,中间体丙交酯的生产成本和纯度直接影响PLA产品的成本和性能。 4.PLA改性材料使用企业:这些企业使用PLA改性材料作为生产进一步产品的原料,成品涵盖范围包括农业、工业、门用等等领域。PLA材料经过改性和复合,其理化性质得到相应改进,可以采用传统吹塑、热塑机械生产成品,传统成品生产企业的转换成本并不高,而此类企业在国内数量巨大,并不构成对于PLA改性材料生产企业的直接瓶颈。 5.消费者终端:消费者的最终需求,决定了PLA改性和复合材料使用企业对PLA改性材料的间接需求,成为真正的、可能的需求瓶颈。因此,分析PLA改性和复合材料行业下游的关键,在于消费者终端的分析。 PLA改性材料企业 PLA PHA 基本性能: 生物相容性,良好的力学性能,非线性光学性,气体隔离性,耐水解性能,压电性,良好的加工性能,耐热性。 性能指标: 分子量: 1000-1000000 玻璃态温度: -60℃~+60℃ 熔点: 40℃~190℃ 结晶度: 10%~60% 断裂伸长率: 5%~1000%

2020年(生物科技行业)完全生物降解材料

(生物科技行业)完全生物 降解材料

完全生物降解材料 摘要:可完全生物降解材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件下,能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料,对环境有积极的作用。本文介绍了完全生物降解材料的定义、分类、降解性能的评价及其发展趋势。 关键词:生物降解,测试,应用 前言:人类在创造现代文明的同时,也带来负面影响----白色污染。壹次性餐具、壹次性塑料制品以及农用地膜等均难以再回收利用,其处理方法以焚烧和掩埋为主。焚烧会产生大量的有害气体,污染环境;掩埋则其中的聚合物短时间内不能被微生物分解,也污染环境。残弃的塑料膜存在于土壤中,阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收,使土壤透气性降低,导致农作物减产;动作食用残弃的塑料膜后,会造成肠梗阻而死亡;流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已对海洋生物造成了相当的危害,因此提倡绿色消费和加强环境保护势在必行。面对日益枯竭的石油资源,符合潮流的生物降解材料作为高科技产品和环保产品正成为壹个研发热点。1、生物降解材料 理想的生物降解塑料是壹种具有优良的使用性能、废气后可被环境微生物完全分解、最终被无机化合成为自然界中碳素循环的壹个组成部分的高分子材料。 1.1、生物降解材料的分类 生物降解材料按其生物降解过程大致可分为俩类。 壹类为完全生物降解材料,如天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯等,其分解作用主要来自:①由于微生物的迅速增长导致塑料结构的物理性

崩溃;②由于微生物的生化作用、酶催化或酸碱催化下的各种水解;③其他各种因素造成的自由基连锁式降解。 另壹类为生物崩解性材料,如淀粉和聚乙烯的掺混物,其分解作用主要由于添加剂被破坏且削弱了聚合物链,使聚合物分子量降解到微生物能够消化的程度,最后分解为二氧化碳(CO2)和水。 生物崩解性材料大多采用添加淀粉和光敏剂的方法,和聚乙烯和聚苯乙烯共混生产。研究表明,淀粉基生物降解塑料袋最终将进入垃圾场,不接触阳光,即使其中有发生物双降解作用,所发生的降解作用也主要以生物降解为主。壹定时间的试验表明:垃圾袋无明显的降解现象,垃圾袋没有自然破损,甚至对袋里的垃圾起到壹定的“保鲜”作用。 对于解决环境污染,尽管含淀粉基的塑料比壹次性塑料制品有效,但由于仍采用不能生物降解的聚乙烯或聚酯材料为原料,故除了添加的淀粉能够降解外,剩余的大量聚乙烯或聚酯仍会残存而不能完全生物降解,只是分解为碎片,无法回收,进入土壤后情况更糟,对废弃物的处理造成混乱,因而完全生物降解材料成为降解材料的研究重点。 1.2、完全生物降解材料的品种和性能 完全生物降解材料包括天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯、聚乙烯醇等。自然界本身有分解吸收和代谢天然高分子纤维素的自净化能力。该材料在用过废弃后能被自然界微生物的酶降解,降解产物能被微生物作为碳源吸收代谢。 (1)聚己内酯(PCL)是目前价格较低的全微生物分解性合成高分子,所用的聚己内酯是环状单体——己内酯,己内酯是利用有机金属化合物进行开环

生物降解材料行业分析报告

生物降解材料行业分析报告 二0一二年十二月二十日

目录 1 概述----------------------------------------------------------- 1 2 可生物降解材料概况--------------------------------------------- 1 2.1 定义--------------------------------------------------------- 1 2.2 种类及性能--------------------------------------------------- 1 2. 3 降解机理----------------------------------------------------- 2 2.4 应用范围----------------------------------------------------- 3 3 常见可生物降解材料及发展趋势----------------------------------- 4 3.1 淀粉基生物降解材料------------------------------------------- 4 3.2 聚乳酸(PLA)------------------------------------------------ 5 3.3 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)-------------------------------------- 6 3.4 微生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)------------------------------ 7 3.5 聚己内酯(PCL)---------------------------------------------- 8 4 国内外制定的相关政策------------------------------------------- 8 4.1 国外相关政策------------------------------------------------- 8 4.2 我国相关的政策----------------------------------------------- 9 5 发展面临的问题------------------------------------------------- 9 6 产业化现状---------------------------------------------------- 10 7 未来五年市场需求预测------------------------------------------ 11 8 投资建议------------------------------------------------------ 12

全生物降解材料聚乙烯醇(PVA)淀粉合金项目简介

全生物降解材料聚乙烯醇(PVA)/淀粉合金项目简介 塑料包装材料质轻、强度高,可制成适应性强的多功能包装材料,因此人 们对塑料包装的依赖愈来愈大。但塑料包装物的大量一次性使用也产生大量废 弃物,由于这些废弃物量大、分散、收集再生利用成本高昂,而且其原料大部分属惰性材料,很难在自然环境中降解等原因,使得它们对环境造成的污染和 生态平衡的破坏不断积累,已经成为二十一世纪社会与生态的噩梦。 因此解决塑料的自然降解,使塑料进入生态良性循环,解除其对自然与环 境的破坏,成为各国科学家与企业开发热点。 降解塑料的研究开发可追溯到20世纪70年代,当时在美国开展了光降解 塑料的研究。20世纪80年代又研究开发了淀粉填充型“生物降解塑料”,其 曾风靡一时。但经过几年应用实践证明,这种材料没有获得令人信服的生物降解效果。20世纪90年代以来降解塑料技术有了较大进展,并开发了光生物降 解塑料、光热降解塑料、淀粉共混型降解塑料、水溶性降解塑料、完全生物降解塑料等许多新品种。近年来,生物降解塑料特别是生物物质塑料,完全可以 融入自然循环,是最有社会与市场前景的降解材料,已在业界成为共识,并有成果不断涌现。 降解塑料是塑料家族中的一员,对它既要求在用前保持或具有普通塑料的 特性,而用后又要求在自然环境条件下快速降解。稳定与降解本是一对矛盾, 而要求它在同一产品不同阶段实现,难度很大,是集合尖端高新技术的材料。 降解塑料由于它具有易降解功能,只适于特定的应用领域和某些塑料产品,如一次性包装材料、地膜、医用卫生材料等。这些产品受污染严重,不易回收,或即使强制收集利用价值不大,效益甚微或无效益。 当前市场所见的相当部分降解塑料属崩坏性降解,尚不能快速降解和完全 降解。它在一定环境条件下和一定周期内可劣化、碎裂成相对较易被环境消纳 的碎片(碎末),再经过很长时间,最终能降解,但降解的速度远赶不上废物产生的速度。完全生物降解塑料在一定环境条件下,能较快和较完全生物降解 成CO2和水,它与堆肥化处理方法相结合,作为回收利用的补充,被认为是治理塑料包装废弃物污染环境的好办法,是当前国际上的开发方向。 生物降解塑料(BDP)是指在自然界中能被酶或微生物(如细菌、霉菌和藻类)及其分泌物分解利用(包括高分子化合物及其配合物)的材料。 生物降解塑料的降解机理,即生物降解塑料被细菌、霉菌等作用消化吸收 的过程,大致有3种方式: 生物的物理作用——由生物细胞的生长而使物质发生机械性毁坏; 生物的化学作用——微生物对聚合物的作用而产生新的物质; 酶的直接作用——微生物侵蚀部分导致塑料分解或氧化崩裂。 BDP是高分子化学结构等分子层次的研究。其研究无论从地球环境保护的 实际角度,或从开发取之不尽的可再生资源角度,还是从合成高分子的学术研

生物降解高分子材料研究

生物降解高分子材料研究 [摘要] 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 [关键词] 生物降解;高分子材料;应用 塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳的高分子材料。根据降解机理的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光一生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,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。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestructible materials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合

可降解生物材料

可降解生物材料 摘要:本文介绍了可降解生物材料的定义,阐述生物降解材料的降解机理及分类(掺混型、化学合成型、天然高分子型以及微生物合成型材料)。指出降解材料当前存在的主要问题, 并对其发展前景进行展望。 关键词:生物材料;可降解性;降解机理;分类 前言 合成高分子材料具有质轻、强度高、化学稳定性好以及价格低廉等优点,与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱[1]。然而,在合成高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时,其使用后的大量废弃物也与日俱增,成为白色污染源,严重危害环境,造成地下水及土壤污染,危害人类生存与健康,给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响[2]。另外,生产合成高分子材料的原料——石油也总有用尽的一天,因而,寻找新的环境友好型材料,发展非石油基聚合物迫在眉睫,而可生物降解材料正是解决这两方面问题的有效途径。 1.可生物降解材料定义及降解机理 生物降解材料,亦称为“绿色生态材料”,指的是在土壤微生物和酶的作用下能降解的材料。具体地讲,就是指在一定条件下,能在细菌、霉菌、藻类等自然界的微生物作用下,导致生物降解的高分子材料[3]。理想的生物降解材料在微生物作用下,能完全分解为CO2和H2O。 生物降解材料的分解主要是通过微生物的作用,因而,生物降解材料的降解机理即材料被细菌、霉菌等作用消化吸收的过程。 首先,微生物向体外分泌水解酶与材料表面结合,通过水解切断表面的高分子链,生成小分子量的化合物,然后降解的生成物被微生物摄入体内,经过种种代谢路线,合成微生物体物或转化为微生物活动的能量,最终转化成CO2和H2O[4]。在生物可降解材料中,对降解起主要作用的是细菌、霉菌、真菌和放线菌等微生物,其降解作用的形式有3种[5]: 生物的物理作用,由于生物细胞的增长而使材料发生机械性毁坏;生物的生化作用,微生物对材料作用而产生新的物质;酶的直接作用,微生物侵蚀材料制品部分成分进而导致材料分解或氧化崩溃。 2.可生物降解材料的分类及应用 根据降解机理生物降解材料可分为[6]生物破坏性材料和完全生物降解材料。生物破坏性材料属于不完全降解材料,是指天然高分子与通用型合成高分子材料

关于生物降解材料

关于生物降解材料 篇一:浅谈生物可降解高分子材料的开发利用 [摘要]我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。本文探讨了生物可降解高分子材料现阶段的开发应用情况。 [摘要]我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。本文探讨了生物可降解高分子材料现阶段的开发应用情况。 [关键词]高分子材料可降解生物 我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如细菌、霉菌及藻类作用下,可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便,只要保持干燥,不需避光,应用范围广,可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理,现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解机理 生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下,能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。 生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为,高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先,微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合,通过水解切断高分子链,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物摄入人体内,经过种种的代谢路线,合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量,最终都转化为水和二氧化碳。 因此,生物可降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。到目前为止,有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外,还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。 2、生物可降解高分子材料的类型 按来源,生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工

常州生物降解塑料项目投资建议书

常州生物降解塑料项目投资建议书 规划设计/投资分析/实施方案

常州生物降解塑料项目投资建议书 《关于进一步加强塑料污染治理的意见》指出,到2020年,率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用;到2022年底,一次性降解塑料制品消费量明显减少,替代品得到推广,在电商、快递、外卖等新兴领域,形成一批可复制、可推广的塑料减量和绿色物流模式;到2025年,塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度基本建立,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低。2025年前,国内将逐渐限制、禁止使用不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、宾馆和酒店一次性塑料制品和快递塑料袋。 该PBAT生物降解塑料项目计划总投资23107.43万元,其中:固定资产投资16297.67万元,占项目总投资的70.53%;流动资金6809.76万元,占项目总投资的29.47%。 达产年营业收入46041.00万元,总成本费用35185.44万元,税金及附加399.98万元,利润总额10855.56万元,利税总额12752.86万元,税后净利润8141.67万元,达产年纳税总额4611.19万元;达产年投资利润率46.98%,投资利税率55.19%,投资回报率35.23%,全部投资回收期 4.34年,提供就业职位986个。

报告目的是对项目进行技术可靠性、经济合理性及实施可能性的方案分析和论证,在此基础上选用科学合理、技术先进、投资费用省、运行成本低的建设方案,最终使得项目承办单位建设项目所产生的经济效益和社会效益达到协调、和谐统一。 ...... 随着全球环境保护力度加大,“限塑”已在60多个国家实行。我国自2004年开始鼓励降解塑料的推广应用,2008年开始实行“限塑”。近几年法规措施不断趋严,2020年1月19日,国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,提出分阶段(2020、2022、2025年)限制、禁止使用不可降解塑料产品的行动目标与措施。在严格的限塑、禁塑令下,开发应用可降解塑料势在必行。PBAT是一种全生物可降解塑料,可广泛应用于超市购物袋、外卖餐盒、农用地膜等领域。随着“限塑令”的推出和绿色消费市场的扩大,PBAT等可生物可降解塑料呈现出良好的市场前景,成为当前国内降解塑料领域投资和关注的热点。

生物全降解材料项目投资计划书

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生物全降解材料项目投资计划书目录 第一章概论 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标

第二章项目建设背景 一、产业政策及发展规划 二、鼓励中小企业发展 三、宏观经济形势分析 四、区域经济发展概况 五、项目必要性分析 第三章建设规划方案 一、产品规划 二、建设规模 第四章选址可行性研究 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成 九、选址综合评价 第五章项目工程方案分析

一、建筑工程设计原则 二、项目工程建设标准规范 三、项目总平面设计要求 四、建筑设计规范和标准 五、土建工程设计年限及安全等级 六、建筑工程设计总体要求 七、土建工程建设指标 第六章风险防范措施 一、政策风险分析 二、社会风险分析 三、市场风险分析 四、资金风险分析 五、技术风险分析 六、财务风险分析 七、管理风险分析 八、其它风险分析 九、社会影响评估 第七章实施安排方案 一、建设周期 二、建设进度

三、进度安排注意事项 四、人力资源配置 五、员工培训 六、项目实施保障 第八章投资方案分析 一、项目估算说明 二、项目总投资估算 三、资金筹措 第九章经营效益分析 一、经济评价综述 二、经济评价财务测算 二、项目盈利能力分析 第十章附表 附表1:主要经济指标一览表 附表2:土建工程投资一览表 附表3:节能分析一览表 附表4:项目建设进度一览表 附表5:人力资源配置一览表 附表6:固定资产投资估算表 附表7:流动资金投资估算表

生物降解材料

生物降解材料: 1?天然生物材料如淀粉、纤维素的改性材料制成的塑料; 2?化学合成聚脂:PLA、PCL PBS PPC等; 3?微生物发酵合成高分子化合物:PLA、PHA; 4?转基因植物合成高分子化合物:PHA。

PLA PLA产业链 产业链分析: 1. PLA改性材料生产企业:其生产受到上下游的影响比较严重。 2. PLA生产企业:此类企业上游供给影响不大,来源和供应量很充足,关键在于企业的生产技术和产 能。美国的natureworks处于领先地位,每年14万吨的产能,巴斯夫、日本三井和荷兰普拉克都有超万吨的产能。国内海正生物和金发科技分别拥有5000吨左右的产能,在国内PLA生产商中实力较 强。 3. PLA原料(中间物)生产商:PLA生产主要有一步法和两步法两种工艺,两步法应用较多,即先由 乳酸聚合并解聚得到中间体丙交酯,再由丙交酯开环聚合得到PLA,两步法中,中间体丙交酯的生产 成本和纯度直接影响PLA产品的成本和性能。 4. PLA改性材料使用企业:这些企业使用PLA改性材料作为生产进一步产品的原料,成品涵盖范围包括农业、工业、门用等等领域。PLA材料经过改性和复合,其理化性质得到相应改进,可以采用传统吹塑、热塑机械生产成品,传统成品生产企业的转换成本并不高,而此类企业在国内数量巨大,并不 构成对于PLA改性材料生产企业的直接瓶颈。 5?消费者终端:消费者的最终需求,决定了PLA改性和复合材料使用企业对PLA改性材料的间接需求,成为真正的、可能的需求瓶颈。因此,分析PLA改性和复合材料行业下游的关键,在于消费者终端的分析。

PLA改性材料企业 PLA改性企业主要集中在国外为主。 PHA 基本性能: 生物相容性,良好的力学性能,非线性光学性,气体隔离性,耐水解性能,压电性,良好的加工性能,耐热性。 性能指标: 分子量: 玻璃态温度:-60 C ~+60C 熔点:40 C ~190 C 结晶度:10%~60% 断裂伸长率:5%~1000% 空气与水的阻隔性类似于PET 印刷性能类似于PET 非常好的抗紫外线功能 在淡水中稳定,可在海水、土壤中完全生物降解 水相浆可形成很好的薄膜 对环节没有二次污染 下游应用: 农业:农药缓释剂 环保:电子产品、包装 生化:高性能滤膜 微电:热封闭组件 能源:P3HB醇解产物 医药:缓释长效药物载体 医用:骨钉、手术缝合线、人体整形填充材料 PCL 性能特点:形状温控记忆性:有形状记忆性,具有初始形状的制品,经形变固定后,通过加热等外部条件刺 激的处理,又可使其恢复初始形状的现象。生物相容性:在体内与生物细胞相容性很好,细胞可在其基架上正常生长,并可降解成CO2 和 H2O。 生物降解性:在土壤和水环境中,6-12月可完全分解成C02和H20。 良好相容性:可和PE、PP、ABS AS、PC、PVAG PVB PVE PA天然橡胶等很好地互容。

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。 张汉东等将磷酸三钙陶瓷用于修复兔下颌骨缺损,研究表明,植入后局部组织无明显炎症等反应。 张建设等将两种不同组成的β-磷酸三钙陶瓷植入免颌骨人工缺损区,掺杂的磷酸三钙陶瓷降解速度较慢,但具有较好的生物相容性。 张亮等利用β-磷酸三钙/DL—PLA 作为一种新型治疗骨缺损的材料,研究表明其降解特点有利于骨组织细胞长入。 Mitenmuller 等利用带微孔的陶瓷颗粒作为抗结核药及抗菌素的载体,填塞至骨髓炎患部,缺损骨基本修复。 生物合成高分子是一类由细菌发酵产生的聚酯高分子,其最具代表性的例子是聚(β2羟基丁酸酯) [8~9 ] (PHB) 。该材料的降解速率与一种称为PHB 降解酶的存在密切相关[10 ,11 ] ,在海洋,土壤等富含PHB 降解酶的自然环境下,材料能够 被较快地降解[12~14 ] ;在与体液相似的缓冲溶液中,因为缺乏PHB 降解酶,而PHB 又是一种高结晶度的材料,疏水性强,因而其降解速率就非常缓慢[15~ 17 ] 。PHB为热塑性聚酯,物理性质与结构与聚丙烯相似(熔点、玻璃态温度、

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