浅谈绿色生物可降解高分子材料
【摘要】介绍了生物可降解材料的降解机理,并概述了生物可降解高分子材料的种类、应用领域和发展状况。主要阐述了聚乳酸的基本性质和应用，指出了聚乳酸是一种新型绿色环保可生物降解的高分子材料。
【关键词】可生物降解材料；降解机理；种类；聚乳酸；绿色新型
生物可降解高分子材料是一种环保高分子材料。在一定条件下，能在微生物分泌酶的作用下由大分子分解为小分子。其主要有2 方面的用途:（1）可利用其生物可降解性,解决环境污染问题,以保证人类生存环境的可持续发展。当前,世界高分子材料产量已超过1. 2 亿t ,使用后产生的不可自然分解的大量废弃物变成污染源,它们不仅大煞风景,而且造成地下水及土壤污染,妨碍动植物生长,危及人类健康和生存。目前的传统处理方法无法彻底解决污染问题,只有生物降解高分子才能从根本上解决废弃物所造成的环境问题； (2) 利用其可降解性,用作生物医用材料. 这类材料可在生物体内分解,参与人体的新陈代谢,并最终排出体外。
一、生物降解机理
生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单水解或酶反应, 以及其他有机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。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。高分子水合作用是由依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂引发的水合作用, 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。对交联高分子材料强度的降低，可由高分子主链、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相对分子质量降低, 最后相对分子质量足够低的分子链小段被酶进一步代谢为水、二氧化碳等物质。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。
二、生物可降解高分子材料的种类
1.微生物合成高分子材料
在控制氮、氧、磷和矿物离子等生命养料的环境中,某些细菌在发酵期间其内部会产生大量生物降解脂肪族聚酯。如:真氧产碱杆菌可以利用果糖、木糖、延胡索酸、衣糠酸、丙酸、乳酸作为碳源生产PHB(聚232羧基丁酸酯) 。通过微生物发酵,在细胞内积累的PHB。经过破壁、分离、提取等处理后可获得一定分子量的纯PHB。 20 世纪70 年代,英国ICI 公司首先开发出羟基丁酸酯2羟基戊酸酯共聚物(PHB2HV)Biopol 产品,这种材料可制成薄膜、纸张涂膜,或发泡成型用作食品包装和容器等。
2.化学合成生物可降解高分子材料
合成高分子材料的制备是采用能够被自然微生物吞食的有机小分子化合物, 经过新的化学合成技术将它们聚合成能够生物降解并与天然高分子类似的高分子化合物。如可降解聚乙烯的合成采用了将乙烯与开环后能生成可水解酯基单体共聚的方法,将聚乙烯主链上引入可水解基团, 促进聚乙烯的降解。
用化学合成方法生产的生物可降解高分子材料, 已具实用价值并商品化的主要有脂肪族聚酯、聚乳酸和聚乙烯醇等。目前研究和开发较多是聚乳酸(PLA)，它由乳酸分子经羟基和羧基在适当条件下脱水缩合而成。由于聚乳酸机械强度高，常用作医用材料，它不仅符合医用要求，而且能被人体逐步分解吸收，有助于损伤肌体的康复。
下面具体介绍一下聚乳酸。
2.1 聚乳酸（PLA）是以微生物的发酵产物L-乳酸为单体聚合成的一类聚合物。由于具有独特的可生物降解性能、生物相容性能和降解后不会遗留任何环保问题等特点，将成为未来应用发展前景广阔的生态环保材料．
聚乳酸的分子量对降解性能有重要的影响．在相同降解时间和降解环境下，分子量高的降解速率比分子量低的慢。这是因为随着聚合物分子量的提高，聚合物分子间的作用力增大、结晶度增高，且分子量低的聚合物末端羧基的数目较多，更容易发生水解。PDLLA的降解速率比PLLA的快。就是由于PLLA为结晶性聚合物，而PDLLA 为无定型聚合物。无定型聚合物的结构疏松，水的渗透快，可以由外到
里同时水解。
2．2 聚乳酸的合成方法
目前合成聚乳酸（PLA）的方法主要分为直接缩聚法和间接法（即丙交酯开环聚合、扩链反应等）
⑴直接缩聚
乳酸的直接缩聚由于存在着乳酸、水、聚酯及丙交酯的平衡，不易得到高分子量的聚合物。但是乳酸的来源充足，价格便宜，所以直接法合成聚乳酸比较经济合算。研究表明，延长聚合时间，适当提高反应温度，采用高真空度可以有效降低体系水分含量，从而提高聚合物分子量。
在脱水剂的存在下，乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水，直接缩聚合成低聚物，加入催化剂，继续升温，低相对分子质量的聚乳酸聚合成更高相对分子量的聚乳酸．它主要有溶液缩聚法、熔融缩聚（本体聚合）法、熔融-固相缩聚法和反应挤出聚合法等。
⑵开环聚合
目前研究合成聚乳酸的最多方法是丙交酯的开环聚合，其开环聚合的机理有阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合3种。
①阳离子开环聚合阳离子开环聚合反应是引发剂与单体相互作用生成鎓子或鎓氧离子，经单分子开环反应生成酰基正离子，然后单体再对这种增长中心进攻。这类引发剂种类很多质子酸（HCl，RSO3H等）、路易斯酸（AlCl3，SnCl4等）、烷基化试剂（CF3SO3CH3等）还有ZnO，SnO，PbO，SnO2，MgO，TiCl4 等．以引发剂SnCl4为例，其反应机理：
有人认为阳离子开环聚合的催化机理与体系中的痕量水有关。这类催化剂只能引发己内酯的本体聚合，且产物分子量不高。
②阴离子开环聚合阴离子开环聚合反应是以催化剂亲核进攻丙交酯的羰基，酰氧键断裂后生成的．这类反应一般以强碱为催化剂，如Na2CO3、KOH、ROLi、ROK 等。现以ROLi 为例，反应为：
L-丙交酯阴离子开环聚合经常伴有消旋现象，这是由于丙交酯环上的叔碳原子脱质子所致。这类催化剂反应速度快、活性高，可进行本体或溶液聚合，但副反应极为明显，不利于制备高分子量的聚合物。
③配位插入开环聚合：配位插入开环聚合反应一般认为是单体上的氧原子与催化剂金属的空轨道配位络合，单体再在金属-碳或金属-烷氧链上进行插入和增长。催化剂主要为过渡金属有机化合物和氧化物．这类反应的催化剂种类很多如烷基金属和烷基金属化合物．如AL（Oi2Pr）3，Sn（Oct）2、烷基稀土配位化合物、BuSnOMe、卟啉铝等．其中Sn（Oct）2已成为最常用、最有效的催化剂，其催化剂机理为：
卟啉铝作为配位开环聚合的一种催化剂，其引发聚合得到的聚合物的分子量分布非常窄．而且这种催化剂有很好的立构选择性．但是这类催化剂的活性不高。Kricheldorf 等用MgBu2 和格氏试剂作为引发体系，发现在有冠醚作溶剂时它们能非常有效地催化L-丙交酯开环聚合得到分子量高达100 万的聚合物，但这类催化剂对实验条件要求非常高．由此可以看出配位插入开环聚合在合成聚乳酸中发挥的重要作用。
⑶扩链聚合
聚乳酸的扩链反应中首先要进行熔融聚合。以乳酸单体为原料，氯化亚锡为催化剂在真空条件下进行熔融聚合，所得产物不经过进一步处理．将制得的聚乳
酸于氮气中，加入一定比例的扩链剂，在所设定的温度和时间下进行扩链反应．反应结束后，产物用氯仿溶解、甲醇沉淀，50℃下真空干燥，得到白色粉末产物．Woo 等用己二异氰酸酯作扩链剂，使直接缩聚得到的聚乳酸的分子链增长，缩聚产物的分子量高达76 000．Seppala 等合成了端羟基的聚乳酸低聚物，然后用HID 扩链制得了聚乳酸聚氨酯弹性体．
2.3 聚乳酸的应用与研究展望
聚乳酸因其良好的生物降解性和优异的力学性能而倍受人们广泛的关注，它是一种新型环境友好、具有生物功能的可降解性材料，同时聚乳酸的成功开发和应用，为解决资源短缺、生存环境保护及废弃物处理提供了一个非常好的方法。而且聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高、结晶度大、透明度极好，很适合做纤维、薄膜及模压制品等，加上它能够用于更新的资源合成，所以人们正把更多的注意力转移到其生物降解性能的研究。利用聚乳酸在人体内可降解的特性，它在医用绷带、一次性手术衣、防粘连膜、尿布、医疗制成固定装置等方面的应用，以及在农业、林业、渔业、园艺以至各种各类的日用品方面将具有日益广泛的应用前景。聚乳酸具有潜在的应用，如包装材料：包括挠性薄膜、食品容器、行李箱等；一次性用品：包括瓶子，杯子，碟子，缸等；纤维、非织造布：包括织物纤维、个人和医用的卫生用品；纸浆涂料；可生物降解热熔胶．在PLA 现有基础上加强开发其新功能、应用新领域．这些都是对可降解高分子材料提出的新挑战，而且对聚乳酸的进一步研发、生产和应用带来更大的机遇。总之，PLA 及其共聚物是一类极有前途的可降解高分子材料。
3 天然高分子合成材料
纤维素、淀粉、甲壳素、蛋白质等天然高分子在自然界资源丰富,这类自然生长、自然分解的产物完全无毒,但大多不具热塑性,成型加工困难,耐水性差,往往不能单独使用。现一般将其和化学合成生物可降解高分子材料掺混制成高分子合金,或对其进行改进,使其具有可加工性。
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。
淀粉基生物可降解高分子材料的研究初期为不完全生物降解的可崩溃型高
分子材料,由于仍采用不能生物降解的PE 或其它聚酯材料为原料,故除了添加的淀粉能够降解外,剩余的大量PE或聚酯仍然残存而不能完全降解。美国
Warner2Lamber 药物公司研究了一种完全以淀粉制成的新型树脂,由70 %(质量分数,文中涉及的含量均为质量分数) 支链淀粉和30 %线形淀粉组成。该树脂可以造粒,能用注射法、挤出法及其它标准方法加工成型,可代替现代农业和医药上使用的各种生物降解材料,因而被认为是材料科学发展史上的重大进展。
三、生物可降解高分子材料的应用领域
生物可降解高分子材料的应用研究范围很广,可用于农业、园林、水产以及装潢、包装、卫生、化妆品等领域,由于成本等因素,目前研究多集中在生物医疗工程领域.
四、生物可降解高分子材料的前景
生物可降解高分子材料的重要地位是不言而喻的, 世界各国正在竭力开展研究和开发
工作，并推广其应用，前景十分广阔。现在必须面对的挑战是：
( 1)降低成本。目前生物可降解高分子材料的价格要高于普通塑料价格的5~ 10倍, 不易推广;
( 2)材料的精细化。即根据具体需要调节其性能, 如降解时间、生物相容性等;
( 3)新颖结构的生物可降解高分子材料有待进一步研究;
( 4)对现有的生物可降解高分子材料进行改性, 获取更好性能的高分子材料。
总之，可再生的原料来源和低污染特性使生物可降解高分子材料成为一类极有前途的高分子材料。自然界污染的肇事者大部分都是高分子材料。所以发展可生物降解的产品是必要而且急需的。随着技术的进一步发展和产品的逐步商业化，生物可降解高分子材料的应用前景定会更加光明。
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科学技术 可降解高分子材料的研究现状 264006 菲尔普斯.道奇烟台电缆有限公司（山东烟台）周洪豪 【摘要】高分子材料是现代科技和生活不可缺少、不可替题随之而来,这些人工合成的高分子不能为生物所降解,而且自代的重要材料，但高分子材料往往不能很快讲解，这就会造成巨身分解极慢,它大大危害着我们的生存环境。于是人工合成降解大的环境污染。笔者从分析了可降解高分子材料的原理，并从各方高分子应运而出。降解的效果评价主要有：生物降解过程中塑面介绍了高分子材料的研究现状。料质量的减少量；生物降解过程中氧的消耗量；生物降解过程 【关键词】可降解；高分子材料；现状中二氧化碳的生成量；生物降解生成物的积存量，（过程见图 1.） 高分子材料，早在1932年高分子学科出现，1935年合成尼 2、光降解高分子 龙66。高分子材料给人们的生活带来便利。高分子材料具有很在制备塑料时,向塑料基体中加入光敏剂,在光照条件下就多其它材料不具备的优异性能,在尖端技术、国防建设和国民可诱发光降解反应。此类塑料称为光降解塑料。光降解引发剂经济各个领域得到广泛的应用,是现代科技和生活不可缺少、不有很多种,可以是过渡金属的各种化合物,如:卤化物、乙酰基丙可替代的重要材料,其生产和消费一直保持很旺的势头。21世酮酸盐、二硫代氨基甲酸盐、脂肪酸盐、羟基化合物、多核芳香纪更是高分子材料高速发展和充分利用的新世纪,但是大多数族化合物、酯(例如:磷酸酯),以及其它一些聚合物。引发剂可以高分子材料在自然环境中不能很快降解,日益增多的废弃高分在挤出吹膜或挤出前混合于高聚物中,也可以以印墨形式涂于子材料已成为城市垃圾的重要来源产生的白色污染已严重影响薄膜表面。这种方法以简单的方式制得具有不同使用期限的降人类生存环境,如消耗大量的天然资源；造成环境污染。高分子解膜,颇具应用价值。改变Ni、Co等稳定二硫代氨基甲酸盐和材料使用废弃后如何处理，往往都是焚烧，会产生有害气体，造 Fe、Cu等二硫代氨基甲酸盐的比例就可以得到不同寿命的降解成二次污染。填埋会占用大量土地，造成土壤劣化。回收再利用高分子材料。此外联二茂铁也可以引发光降解反应,该薄膜的难度大、成本高。这已成为全球性的问题。因此研究和开发可降解速度与光敏剂含量有关,在自然条件下测试得出光敏剂含降解高分子材料是非常有意义的。量与薄膜降解速度的曲线,然后可以根据该材料的使用期限选 所以，既要保证人们的生活品质又要减少环境污染，人们择适当的用量。除了以上光降解高分子以外,还有一类重要的合必须从源头做起，大力开发和推广环境可降解高分子原料，这成光降解高分子,其制备方法是通过共聚反应在高分子链上引是治标治本的好方法，符合当今高分子材料绿色化的潮流。入羰基型感光基团而赋予光降解特性,光降解活性的控制是依
可降解高分子材料 1 可生物降解高分子材料的定义 可生物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。 2 生物降解高分子材料降解机理 生物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(有机酸、酯等)；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。降解除有以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀聚合物后，由于细胞的增大，致使高分子材料发生机械性破坏。因此，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：除了生物降解外，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。 人们深入研究了不同的生物可降解高分子材料的生物降解性，发现与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。高分子材料的化学结构直接影响着生物可降解能力的强弱，一般情况下：脂肪族酯键、肽键>氨基甲酸酯>脂肪族醚键> 亚甲基。当同种材料固态结构不同时，不同聚集态的降解速度有如下顺序：橡胶态>玻璃态>结晶态。一般极性大的高分子材料才能与酶相粘附并很好地亲和，微生物粘附表面的方式受塑料表面张力、表面结构、多孑L性、环境的搅动程度以及可侵占表面的影响。生物可降解高分子材料的降解除与材料
高分子材料在国民经济中的作用及发展趋势 摘要：材料是现代文明进步的基石。自高分子材料的问世以来，其发展突飞猛进，已开发 出许多性能优异，应用范围广的高分子材料，已在信息、生命、工农业以及航空航天等方面应用广泛，使高分子材料对于人们的日常生活以及国民经济社会发展方面都起到了非常重要的作用。本文主要介绍了高分子材料的分类，以及其在国民经济和人们生活中的作用和广泛的应用，同时也分析了高分子材料在未来的发展趋势。 关键词：功能高分子材料医用高分子材料离子交换树脂胶黏剂高分子光纤人造器官1.前言： 1.1 高分子材料的分类： 高分子材料，是指相对分子质量较大的化合物组成的材料。它是以高分子化合物为基体，再配以其它添加剂所构成的一类材料的总称。按其来源来分，可分为天然高分子材料和合成高分子材料。按性能和用途来分又可分为塑料、橡胶、纤维、胶黏剂、涂料，功能高分子材料及聚合物高分子材料。 1.2高分子材料的现状： 在这个科学技术迅猛发展的21世纪，人们对知识的不断探索以及对物质生活的高度要求，使得高分子材料的飞速发展。而高分子新材料的制备以及新应用领域的拓展，对国民经济又有重大的影响，以成为社会进步和发展的重要技术之一。 高分子材料已经普遍应用于生产，生活，科技等各个领域，我们日常生活所用所穿都离不开它，尤其是塑料，橡胶，纤维这三大高分子材料，已广泛存在我们周围。同时在航空、航天、交通运输、生物医学等方面已有突出的贡献，但是有些高分子材料在性能和使用期限，以及环保方面还有待提高，所以开发出新的高性能，高功能以及绿色化的高分子材料已成为现在高分子行业的迫切要求。 2.高分子材料在国民经济中的作用 2.1 通用高分子材料的作用 2.1.1 塑料： 塑料是一类重要的高分子材料，也是现如今人们日常生活不可缺少的一类物质，它具有质轻，绝缘性能好，耐腐蚀新能强，容易加工成型等优点，在某些方面甚至是木材和金属所不及的，可以说，没有塑料，我们今天的生活将会是另一番局面。 应用最广的当属聚乙烯，它具有突出的电绝缘性和节电性能，优良的化学稳定性以及无毒性，广泛的应用于食品包装中，主要制作板材、管、薄膜、贮槽和容器，用于工业、农业及日常生活用品。具有优良的机械性能的聚丙烯则应用于日用器皿，娱乐体育用品，玩具汽车部件，家电零件。聚苯乙烯则以其电绝缘性能好，刚性大，印刷性能好的特点广泛应用于工业装饰，各种仪器仪表零件、灯罩、电子工业等。氟塑料的用途产量最广，在国防、电子、航空航天、化工、冷藏、机械方面占有重要地位。 2.1.2 橡胶： 橡胶是有机高分子弹性体。天然橡胶具有优良的综合性能，大量用于制造各种轮胎及工业橡胶制品，如胶管胶带、胶鞋雨衣及医疗卫生用品等。合成橡胶因其高弹性和耐低温性能好，耐磨性，主要用于制造轮胎，胶鞋等耐磨制品，医疗制品，运动器材等。 2.1.3 纤维：
一、单选题【本题型共15道题】 1.为满足弹药库、煤矿、油库等建筑的安全要求，适宜采用以下哪种采光照明技术（）。 A．天窗采光 B．高侧窗采光 C．屋面采光板 D．光纤照明 用户答案：[D] 得分：3.00 2.高固体分涂料一次涂装可以获得的膜厚为：( ) A．20-150μm B．30-150μm C．30-160μm D．40-160μm 用户答案：[D] 得分：0.00 3.下面关于刀具材料的要求，哪一项与干式切削加工的刀具要求不符？（） A．高强度 B．高红硬性 C．耐热冲击性 D．自修复性 用户答案：[D] 得分：3.00 4.电泳涂装设备一般由电泳槽（主、付）、循环过滤系统、系
统、电极和极液循环系统、控温系统、直流电源及相应电装置、纯水及清洗置和烘干装置等组成。( ) A．离子交换 B．废水处理 C．反渗透 D．超滤 用户答案：[D] 得分：3.00 5.超声波在工业上的应用有很多，其中最广泛的应用是（）。 A．超声波检测 B．超声波焊接 C．超声波清洗 D．超声水处理 E．超声波消毒 用户答案：[A] 得分：3.00 6.以下加工方法中，被加工金属的热胀冷缩对加工尺寸影响最大的是哪一项？（） A．干式切削 B．低温切削 C．硬态切削 D．高压水射流切削 用户答案：[C] 得分：0.00 7.以下不是资金申请报告必须的附件（）。
A．项目备案或核准文件 B．项目环评批复文件 C．自有资金证明 D．新产品的鉴定或新产品用户使用意见 E．项目已开工的开工证明或已投入资金证明 用户答案：[D] 得分：3.00 8.下列绿色技术中，不属于绿色制造工艺技术的：（） A．虚拟制造技术 B．激光加工技术 C．3D打印技术 D．资源回收利用技术 用户答案：[D] 得分：3.00 9.下面关于网络化制造的表述，错误的是（）。 A．网络化制造是通过网络将地理位置上分散的企业和各种资源集 成在一起，形成一个逻辑上集中、物理上分散的虚拟组织，并通过虚拟组织的运作实现对市场需求的快速响应，提高参与网络化制造的企业群体或产业链的市场竞争力 B．参与网络化制造的每个企业都可能是一个独立的实体，每个企 业都有自己独立的组织体系和决策机制，每个企业都有独立的运作方式和管理方法，在决定企业的行为和行为方式上，每个企业是高度自治的 C．参与网络化制造的每个企业都有其特定的市场定位和企业目标， 而且每个企业的目标也是不同的，因此他们本质上是分散的，竞争的，网络化制造只是把他们暂时的联系在一起 D．网络化制造中，由于每个企业是独立自治的，每个企业的运行 模式和运行状态是不同的，因此，所有这些不同的运行状态构成的状态空间整体上呈现一种混沌的形态
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
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中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 (最新版报告请登陆我司官方网站联系) 公司网址: https://www.doczj.com/doc/fb1226602.html, 1
目录 中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 (3) 第一节可降解高分子材料行业上下游产业链概述 (3) 第二节可降解高分子材料上游行业发展状况分析 (3) 一、上游原材料市场发展现状 (3) 二、上游原材料供应情况分析 (4) 三、上游原材料价格走势分析 (4) 四、上游原材料行业前景分析 (4) 第三节可降解高分子材料下游行业需求市场分析 (4) 一、下游行业发展现状分析 (4) 二、下游行业需求状况分析 (9) 三、下游行业需求前景分析 (10) 2
3 中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 第一节 可降解高分子材料行业上下游产业链概述 图表- 1：可降解高分子材料产业链 以PLA 为例，聚乳酸全名为PolyLacticAcid(PLA)，又名玉米淀粉树酯，学名为Polylactide ，是一种丙交酯聚酯。聚乳酸为一多用途可堆肥的高分子聚合物，完全由植物中萃取出淀粉→经过发酵→去水→聚合等过程制造而成，无毒性。 其上游为淀粉、纤维素等原材料行业，下游行业应用范围较为广泛，主要包含医疗、食品包装、日用品等多个行业。 第二节 可降解高分子材料上游行业发展状况分析 一、上游原材料市场发展现状 作为生物塑料家族中的当家品种，聚乳酸(PLA)目前是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛、价格最低的生物基塑料，是未来最有希望撼动石油基塑料传统地位的降解材料，也将成为生物塑料的主力军。 由于我国农业基础较为发达，淀粉酶以及纤维素等相关产品的数量较多，供给较为充足。
1．简述绿色技术的历史、绿色设计与制造的研究内容及国内外发展现状和趋势。（10分） 答：绿色技术的发展经历了漫长的历史，也是科技发展的必然趋势。绿色技术的概念是在1992年联合国环境发展大会通过的《21世纪议程》里提出的。客观地讲，是公害事件和环境问题使科学家认识到绿色科技的重要性。为了解决环境问题，人类需要更为先进的技术来寻求一种新的技术体系，以实现人类的可持续发展。在此背景下，绿色技术应运而生。上世纪末，发达国家开发绿色技术已形成一股潮流，各国政府采取了一系列措施支持绿色技术的发展。美国1994年就发布了《面向可持续发展的未来技术报告》，并设立了“总统绿色化学挑战奖”。日本政府倡导以绿色技术推动绿色革命，并于2001年制定实施了《绿色采购法》，规定各级政府和机关单位有优先采购环境友好型产品的义务。2007年，欧盟出台了《用能产品生态设计框架指令》，要求对各种用能产品进行节能、延长寿命、降低环境影响的设计。 绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色设计与制造技术进行了广泛的研究探索。如：机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目－－清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目－－绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为5－10％，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。 2．简述传统产品设计的过程和主要不足。（10分）
生物可降解高分子材料的发展现状与前景综述Present Development and Prospects of Biodegradable Polymer 张璐，浙江大学工科试验班1128班，jangru@https://www.doczj.com/doc/fb1226602.html, 摘要：本文介绍了生物可降解高分子材料的定义和降解原理，并概述了生物可降解材料的种类，例如天然高分子材料，合成高分子材料和掺混型高分子材料，同时介绍了可降解高分子材料在环境保护、医疗保健、食品包装等领域的应用，并对其未来发展作了展望。 关键字：可降解高分子材料，分类，应用，发展前景 Abstract: This paper introduces the definition and degradation mechanism of biodegradable polymer, and summarizes the types of biodegradable materials, such as naturally occurring polymers, synthetic polymers and mixing type. Besides, the application of biodegradable polymer in environment protecting, medical science and other areas and the development prospect of this material are also include. Keywords：degradable polymer, classification, application, development prospect 当前社会，在经济快速发展和科学技术突飞猛进的同时，谋求绿色发展已经越来越成为时代的重要趋势。这种发展理念不仅体现在经济活动上，也体现在生物、化学等基础学科领域。就高分子材料方面而言，我国目前的高分子材料生产和使用已位居世界前列，每年产生数百万吨的废弃物，既造成了环境破坏，又极大地制约了学科本身的发展。为了解决这种矛盾，生物可降解高分子材料应运而生。作为一种新型的环境材料，生物可降解高分子材料很好平衡了经济与环境之间的需求，同时也为医疗保健等领域作出了长足的贡献。它的研究和迅速发展，已经受到人们越来越多的关注。 1 生物可降解高分子材料的定义及降解原理 可降解高分子材料，是一种环保高分子材料，它是在一定条件下，能在微生物分泌酶的作用下由大分子分解为小分子的材料[1]。 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
绿色制造技术 自70年代以来，全球掀起了一场空前壮阔的绿色革命，它从经济到政治，从观念到行为，对整个世界和人类生活产生了巨大的冲击和影响。“建立一个可持续发展的社会”，正成为21世纪全球性社会改革浪潮的一个重要主题。1992年联合国在巴西里约热内卢召开的环境与发展会议发表了《21世纪议程》，提出了全球可持续发展的战略框架。随后，中国政府向全世界推出《中国21世纪议程》，把可持续发展战略列为国家发展战略。《21世纪议程》指出：“地球所面临的最严重的问题之一，就是不适当的消费和生产模式，导致环境恶化、贫困加剧和各国的发展失衡。若想达到合理的发展，则需要提高生产的效率并改变消费，以最高限度地利用资源和最低限度地产生废弃物。”可持续发展战略的提出，使我国企业界面临挑战和机遇并存的局面。它要求企业顺应可持续发展的全球性潮流。然而，对于制造业来讲，一方面，在工业发展史上，制造业以其绝对的优势奠定了其在工业上的基础地位。另一方面，在目前的技术水平及观念模式下，由制造业所带来的各种问题也日益显露。其中十分突出的一项就是对于环境的威胁，现代科学技术日新月异使人类逐步摆脱贫穷，同时亦使人类陷入日益恶劣的自然环境中。“回归自然”已成为人类的共同心声。在当今时代，绿色环境保护运动的兴起，浸染了现代科学技术，也蕴育了绿色制造技术。 众所周知，制造业是将可用资源（包括能源）通过制造过程，转化为可供人们使用和应用的工业品和生活消费品的产业。20世纪80年代，特别是80年代后期以来，世界制造业市场竞争不断加剧，给企业带来了越来越大的压力，迫使企业纷纷寻求有效方法：一方面加速技术进步的步伐，促使现代制造过程的组织发生重大的变化，其目的在于使企业能适应市场的需要和变化，以最快的速度设计和生产出高质量的产品，并以最低的成本和合理的价格参与市场竞争。另一方面，制造业在生存和竞争的同时，又不断消耗资源，产生废弃物，造成环境污染，使得环境问题日益恶化，并正在对人类的生存与发展造成严重威胁。制造业是环境污染的主要源头，因此，如何使制造业尽可能较少地产生环境污染是当前环境问题研究的一个重要方面。于是绿色制造(Green Manufacturing)这一全新的概念便产生了。 绿色制造技术的内容：绿色制造系统的特征目标是追求废弃物最少和环境污染最小，而决定此两个目标的根本因素是资源流。影响制造系统的资源流的因素是多种多样的，因而决定了实施绿色制造涉及的问题和途径是多方面的，归纳起来，绿色制造技术从内容上应包括“五绿”，即绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色包装和绿色处理等五个方面。在绿色制造实施问题中，绿色设计是关键。比如，Boothroyd在Ford汽车公司发表的报告中指出，尽管设计费用仅占产品全部成本的5%左右，但却决定了80～90%的产品生命周期的全部消耗。 绿色设计是在产品及其寿命的全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的性能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的总体负影响减到最小。绿色设计又称为面向环境的设计DEE(Design for the Environment)。 面向环境的产品设计应包括的内容很广泛，像材料的选择、产品的包装方案设计等环节，考虑这些环节对资源消耗和环境的影响甚大，应把它们单独作为面向环境设计问题的一个子项加以考虑。其中，面向环境的产品方案设计一般是指涉及产品原理、方法、总体布局、产品类型、包装运输等方面的选择和设计。面向环境的产品结构设计的主要目标是采用尽可能合理和优化的结构（包括有利于包装运输和良好的人机工程的结构），以减少资源消耗和浪费，从而减少对环境的负面影响，面向环境的产品包装设计方案，就是要从环境保护的角度出发，优化产品的包装方案（从包装材料的选取、包装制品的制造到包装制品的回收处理及包装成本等的优化），使得资源消耗和环境负影响最小。 绿色制造技术的特点：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其.
高分子材料研究前沿及发展趋势 1.通用高分子材料向高性能、多功能、低污染、低成本方向发展 通用高分子材料主要是指塑料、橡胶、纤维三大类合成高分子材料及涂料、黏合剂等精细高分子材料。高性能、多功能、低成本、低污染（环境友好）是通用合成高分子材料显著的发展趋势。在聚烯烃树脂研究方面，如通过新型聚合催化剂的研究开发、反应器内聚烯烃共聚合金技术的研究等来实现聚烯烃树脂的高性能、低成本化。高性能工程塑料的研究方向主要集中在研究开发高性能与加工性兼备的材料。通过分子设计和材料设计，深入、系统地研究芳杂环聚合物材料制备中的基本化学和物理问题，研究其多层次结构及控制技术，认识结构与性能之间的本质联系，寻求在加工性能和高性能两方面都适合的材料。合成橡胶方面，如通过研究合成方法、化学改性技术、共混改性技术、动态硫化技术与增容技术、互穿网络技术、链端改性技术等来实现橡胶的高性能化。在合成纤维方面，特种高性能纤维、功能性、差别化、感性化纤维的研究开发仍然是重要的方向。同时生物纤维、纳米纤维、新聚合物纤维德研究和开发也是纤维研究的重要领域。在涂料和黏合剂方面，环境友好及特殊条件下使用的高性能涂料和黏合剂是发展的两个主要方向。 2.功能高分子材料发展迅速，应用领域不断扩大，越来越多的功能高分子材料将从科学发明、发现走向实际应用在有机/高分子光电信息功能材料领域，光、电、磁等功能高分子材料作为新一代信息技术的重要载体，在21世纪整个信息技术的发展中将占有极其重要的地位。非常值得关注并可能取得突破的重要方向是：有机/高分子显示材料特别是电致发光材料、超高密度高分子存储材料、高分子生物传感材料等。此外，还有新型功能高分子材料的设计、模拟与计算、合成与组装以及分子纳米结构的构筑。高分子的组装、自组装以及在分子电子器件上的应用研究等。 在生物医用材料领域，总的发展趋势是：从简单的植入发展到再生和重建有生命的组织和器官；从大面积的手术损伤发展到微创伤手术治疗；从暂时性的组织和器官修复发展到永久性的修复和替换；从药物缓释发展到控释、靶向释放。生物医用材料研究的重点是：基于生物学原理，赋予材料和植入体生物结构和生物功能的设计；可靠地试验材料生物安全性和预测材料长期寿命的科学基础；先进的工艺制造方法学。 在吸附分离材料领域，分离膜的发展重点是在研究聚合物分离膜制备、成膜机理及其与聚合物结构关系基础上实现膜结构与膜分离性能的预测、调控与优化；通过分离膜与生化技术的集成，实现合成高分子膜材料的强度与可加工性能以及天然生物膜的特殊选择性与生物活性的有机组合。对于吸附分离树脂，不直接利用生物配体，而是通过模拟亲和作用及超分子化学的多重作用（分子识别）来设计合成具有分子识别特征的高选择性吸附树脂材料，具有重要的理论意义和实用价值。新型印迹聚合物材料的设计与制备及选择性分离功能的研究也是重要的发展方向。 3.高分子材料科学与资源、环境的协调发展越来越受到重视 基于石油资源的合成高分子材料已得到了大规模的应用，在带给我们方便的同时也带来了环境污染的问题，而且50年后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。因此，基于可再生的动物、植物和微生物资源的天然高分子将有可能成为未来高分子材料的主要化工原料。其中最丰富的资源有纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等。它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或齐聚物用作化工原料。为解决环境污染问题，一方面生物降解高分子材料的研究已成为研究热点，另一方面废弃高分子材料的回收利用也成为重要研究方向。生物降解高分子材料在20世纪末和21世纪初得到迅速的发展，特别是一些发达国家的政府和企业投入巨资开展生物可降解高分子材料的研究与开发，已取得可喜的进展。生物降解高分子材料要求具
高分子化学的认识与感悟 摘要：高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应的一门学科，同时还涉及聚合物的结构和性能。本文是讲述我在学习了高分子化学这门课程之后对这门课程的掌握、理解，以及我感兴趣的高分子化学课程中的聚合方法的理解。 关键字：高分子化学高分子聚合物聚合方法 一.我对高分子化学的掌握 1.什么是高分子化学 高分子化学是研究高分子化合物（简称高分子）合成（聚合）和化学反应的一门科学；同时还会涉及聚合物的结构和性能。同时也涉及高分子化合物的加工成型和应用等方面。 高分子也成聚合物（或高聚物），有时高分子可指一个大分子，而聚合物则指许多大分子的聚集体。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。 2.高分子的分类和命名 2.1高分子分类 从不同的专业角度，对高分子进行多种分类，例如按来源、合成方法、用途、热行为、结构等来分类。 在高分子课程学习中，我们对高分子的分类是按有机化学和高分子化学角度来考虑，是按照主链结构将高分子分成三大类： ①碳链聚合物：主链完全有碳原子组成，比如绝大部分的烯类和二烯类的加 成聚合物。 ②杂链聚合物：主链除了碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子，比如聚醚、 聚酯、聚酰胺等缩聚物和杂环开环聚合物以及大多数天然高分子。 ③元素有机聚合物：主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、 磷等原子组成，但多半是有机基团，比如甲基、乙基、乙烯基、苯基等。 如果主链和侧基均无碳原子，则称物价高分子，像硅酸盐之类。 2.2高分子命名 在有机化学中我们就学过聚合物的命名，在高分子化学中聚合物的命名跟我们以往的命名没有什么区别，在这里命名方法主要分两类： ①单体来源命名法：就是聚合物名称以单体名为基础。比如乙烯的聚合物我 们称为聚乙烯。 ②结构单元命名法：就像有机化学里一样，先确定重复单元结构，排好单元 次序，命名。最后在名字前加一个聚就可以了。 3.聚合反应与聚合方法 3.1聚合反应 在我们学习高分子化学过程中，聚合反应贯穿了我们整个课本，从缩聚和逐步聚合到自由基聚合、自由基共聚合、离子聚合、配位聚合、开环聚合等，聚合反应中有涉及到聚合物的分子量和分布还有聚合物的大分子的结构、它们的链状和聚合物的聚集态、热转变之类的。我们知道聚合反应有很多种类型，同样我们可以将聚合反应分类。
产品数据管理 结课论文 绿色制造 学院： 专业： 姓名： 学号： 日期：
绿色制造 摘要：在可持续发展的背景下，制造业实行绿色制造技术势在必行。本文介绍了绿色制造的概念与国内外研究现状。绿色制造技术主要包括：干切、准干切、少无切削加工和产品全生命周期制造。绿色制造的发展趋势：全球化、社会化、集成化、并行化和智能化。 关键词：绿色制造；绿色技术；发展趋势 20世纪60年代以来，全球经济以前所未有的高速度持续发展，但由于忽略了环境污染，带来了全球变暖、臭氧层破坏、酸雨等恶果。大量消费品因生命周期的缩短，造成废旧产品数量猛增。各国已经意识到环境问题的重要性，并相继提出了环境治理的方法和措施，但传统的环境治理方法是末端治理，不能从根本上实现对环境的保护。要想彻底解决这些环境污染问题，必须从源头上进行治理。具体到制造业，就是要考虑产品整个生命周期对环境的影响，最大限度地利用原材料、能源，减少有害废物和固体、液体、气体的排放物，改进操作安全，减轻对环境的污染。 目前制造业存在着一下弊端：旧机床的改造与更新，随着制造技术的飞速发展机床的更新速度也在加速，带来许多机床的老旧与闲置，造成资源浪费；材料与能源的浪费，机械制造业中能源和原材料的浪费现象较为明显，满地的切屑、小零件与油污；环境保护意识淡薄，由于观念、资金或技术等方面的原因，一些中小企业对环境的污染还比较严重；产品的回收利用率低，长期以来我们沿袭的生产模式是：生产、流通、消费、废弃的开式循环模式。 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术势在必行。随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。 1绿色制造的概念与研究现状 1.1绿色制造的概念 绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利
绿色高分子材料的研究进展 功能材料101 费勇201010402209 摘要：分子材料从20世纪到今天，发展迅猛，在人们的日常生活中扮演着重要的角色，而其在环境上的影响日益受到人们的关注。介绍了绿色高分子材料研究概况，主要包括工艺的绿色化和绿色高分子材料的制备以及废弃高分子材料的回收利用。并对绿色高分子材料的发展进行了展望。 关键字：高分子材料；绿色；循环利用；环境保护；可降解高分子材料高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维。高分子材料种类繁多，性质多样，因具有质量轻、加工方便、产品美观实用等特点，颇受人们青睐，广泛应用在各行各业，从我们的日常生活到高精尖的技术领域，都离不开高分子材料，它已经成为人类最重要的材料。但是在高分子材料的生产、加工过程和高分子材料废弃物都对环境具有很大压力，高分子材料的绿色化势在必行。高分子的绿色化包括具体是指高分子的绿色合成和绿色高分子材料的合成与应用两个方面，前者是指高分子合成的无害化及其对环境的友好，后者是指可降解高分子材料的合成与使用及其环境稳定高分子材料的回收与循环使用[1]。 一、绿色高分子 绿色高分子来源于绿色化学与技术。绿色化学顾名思义就是环境无害或环境友好(Environmentally Friendly)化学，绿色高分子包括高分子本身与如何应用及处理二个方面，具体是指高分子的绿色合成和绿色高分子材料的合成与应用。前者是指高分子合成的无害化及其对环境的友好，后者是指可降解高分子材料的合成与使用及其环境稳定高分子材料的回收与循环使用。我国著名高分子化学家、中科院院土冯新德认为：绿色高分子合成中绿色反应应包括这样几个主要内容：一是无副产物；二是对副产物作无害处理；三是将反应条件改变为对环境无害；四是将催化剂改为对环境无害。 1.1 高分子合成的要求 我们知道，在高分子的合成过程中，会使用大量的溶剂、催化剂等对环境产生危害的物质，这些物质一般很难完全除尽，甚至可能会残留在产品中对环境造成长期危害。同时在合成反应中有时会生成有毒的副产物，如果不去除干净就会对产品的使用者带来危害。另外对高分子合成来说，一般需要特定的工艺条件，
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
分类号:密级: UDC: 重庆大学 机械制造技术基础课程论文 论文题目：现代集成制造系统（CIMS）与绿色制造的结合（G-CIMS） 发展探究 英文题目 姓名: 指导教师姓名: 单位名称: 重庆大学机械工程学院 班级： 学号： 2013年11月
目录 摘要------------------------------------------------------------------3 关键字----------------------------------------------------------------3 0引言---------------------------------------------------------------3 1 CIMS介绍---------------------------------------------------------3 1.1 CIMS的发展-------------------------------------------------3 1.2 CIMS的构成-------------------------------------------------4 2 绿色制造的含义和体系结构------------------------------------------5 2.1 绿色制造的含义----------------------------------------------5 2.2 绿色制造的关键技术------------------------------------------5 3 G-CIMS的介绍------------------------------------------------------7 3.1 G-CIMS的定义------------------------------------------------7 3.2 G-CIMS的体系结构--------------------------------------------7 3.3 G-CIMS 在我国的实施策略--------------------------------------8 4 结论---------------------------------------------------------------9参考文献----------------------------------------------------------------9
III降解高分子材料 1简述 降解性高分子(又称生物可降解塑胶)，在日本又称为绿色塑胶，是可以在自然界降解的塑胶材质。在有足够的湿度、氧气与适当微生物存在的自然掩埋或堆肥环境中，可被微生物所代谢分解产生水和二氧化碳或甲烷，对环境危害较小。由降解性高分子构成。基本上，生物塑胶并不是什麼新概念。由木材和棉花制成的赛璐珞，早在1850年代就被发明出来作为象牙撞球的替代品。但就像其他早期发明的可循环塑胶一样，赛璐珞缺乏合成塑胶的可变性和发展性，因此现在多半只能拿来做领口衬料和桌球。 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。 2生物降解高分子材料降解机理 按美国ASTM定义：生物降解高分子材料是指在细菌、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分解的高分子材料。般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解和光一生物降解b。完全生物降解 大致有三种途径： (1) 生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质(C，C02和H 0)。 (2) 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。 (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。而光一生物降解则是材料中淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面积/体积比，同时, 日光、热、氧引发光敏剂等使聚合物生成含氧化物，并氧化断裂，分子量下降到 能被微生物消化的水平， 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、