什么是生物可降解材料？

发布时间：2020-12-30 热度：

生物可降解材料按降解机理和破坏方式可分为完全生物降解材料和破坏性生物降解材料两种。

 01、完全生物降解材料

 完全生物降解材料是指本身可以被细菌、真菌、放线菌等微生物全部分解的生物降解材料。它能在细菌或其水解酶作用下，最终分解成CO2和水等物质回归自然，所以被称为“绿色材料”。从制备方法上可分为3种：微生物发酵法、化学合成和天然高分子共混。

 微生物发酵法

 微生物发酵法是指以有机物为碳源，通过微生物发酵而得到的生物降解材料，主要是以聚羟基脂肪酸酯类为主。聚烃基脂肪酸脂(PHA)是由很多细菌合成的一种细胞内聚酯，具有生物可降解性、生物相容性和可食用性等许多优良性能。在生物医学材料、组织工程材料、缓释材料、电学材料以及包装材料等方面发挥了重要的作用。

 美国宝洁公司先已开发成功作为缝合线、无纺布和各种包装用材料的PHA系列产品及其多种应用。目前PHA在全球的研究主要集中在利用其生物可降解性、生物相容性等特征，开发在医疗、制药、电子等高附加值领域的用途。

 化学合成法

 化学合成高分子型降解材料是指利用化学方法合成制造的生物降解材料。大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯，目前具有代表性的工业化产品有聚己内酯(PCL)、聚琥珀酸丁二脂(BS)、聚乳酸(PLA)、脂肪族聚酯/芳香族聚酯共聚物(CPE)等。

  聚乳酸具有优良的生物相容性和可吸收性，无毒、无刺激性，它在自然界中能完全分解为CO2和H2O，对环境无污染，是目前最有前途的可生物降解的聚合物之一。聚乳酸用途广泛，目前已被应用于生物医用高分子、纺织和包装等行业。聚己内酯(PCL)则具有优良的生物相容性、记忆性以及生物可降解性等，其产品多集中在医疗和日用方面如矫正器、缝合线、绷带、降解塑料等。

 天然高分子共混

 天然高分子生物降解材料是利用生物可降解的天然高分子，如植物来源的生物物质和动物来源的甲壳质等为基材制造的材料以使产品具有降解性。植物来源包括细胞壁组成的纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、多糖类及碳氢化合物；动物来源主要是虾、螃蟹等甲壳动物。主要品种有PHB/ PCL糊化淀粉/ PCL糊化淀粉/ PHBV等。

  此类降解材料原料来源丰富、可完全生物降解，而且产物安全无毒性，正日益受到人们重视。然而，天然高分子材料虽具有完全生物降解性。但是它的热学、力学性能差，不能满足工程材料的性能要求，因此目前的研究方向是通过天然高分子改性，以得到有使用价值的天然高分子降解材料。

 02、生物破坏性材料

  生物破坏性材料是对材料水平而言的，主要是天然高分子与通用型合成高分子通过共混或共聚而制成的降解材料，其组合方式有以下几种：

 (1) 用熔融和溶液共混的方法;

 (2) 将一种高分子材料分散于另一种高分子的水溶液中，形成悬浮体系，最后制成各种复合物;

 (3) 将天然高分子材料分散或溶解在可进行聚合反应的体系中，进行均聚和共聚合反应，使体系中的单体聚合得到含天然高分子的复合材料;

 (4) 将天然高分子在适当的条件(如酸性或碱性等)下进行适当的降解，并使降解后的分子链段与其它单体聚合反应。从而制备具有生物降解性能的新型共聚物。下面将分述淀粉、纤维素、蛋白质以及合成高分子通过共混或共聚而制成的降解材料作一个介绍。

 淀粉基材料

 淀粉作为一种天然高分子化合物其来源广泛品种繁多成本低廉。且能在各种自然环境下完全降解。最终分解为CO2和H2O，不会对环境造成任何污染，因而淀粉基降解材料成为国内外研究开发最多的一类生物降解材料，它可以通过与其它高分子共混或者与单体共聚的方式得到淀粉基降解材料。

1973年Griffin首次获得淀粉表面改性填充材料的专利，到80年代，一些国家以Grifn的专利为背景开发出淀粉填充型生物降解材料。填充型淀粉材料又称生物破坏性材料，其制造工艺是在通用材料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂然后加工成型，淀粉含量不超过30%。填充型淀粉材料技术成熟生产工艺简单，且对现有加工设备稍加改进即可生产，因此目前国内可降解淀粉材料产品大多为此类型。

 加拿大St.Lawrence淀粉公司研究生产了一种改性淀粉Ecostar母粒。可与聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氨酯共混制成生物降解材料，美国农业部开发的淀粉基材料是将含水40% - 60%的胶化淀粉加到EAA (乙烯丙烯酸)中混合而制成农用地膜，美国Purde大学开发淀粉接枝聚苯乙烯采用阳离子聚合反应分子量和物性均能有效控制，其中含淀粉20%-30%的淀粉，接枝聚合物具有通常聚苯乙烯类似的性质。可以用做瓶子、薄膜等。我国太原工业大学刘书福等研究了马铃薯淀粉与聚氯乙烯的接枝共聚，江西科学院应用化学研究所用淀粉与苯乙烯接枝共聚制成淀粉基材料，吉林大学化学系和华东理工大学对改性淀粉降解膜进行了探索。

 纤维素基材料

 纤维素基塑料也有两种制备方法，一是共混，二是化学改性典型的纤维素基材料。制备方法有这么几种：纤维素和壳聚糖的共混、纤维素与蛋白质的共混、纤维素与其衍生物的共混、纤维素和高分子单体共聚半纤维素、木素等也可用共混以及化学改性方法制备纤维素基可降解材料，如日本京都大学用月桂酸处理木粉可制备得到浅褐色的生物降解材料。

 蛋白质基材料

 蛋白质虽然具有较好的生物降解能力，但热性能和机械性能较差，用化学处理(包括共聚)可改善其热性能和机械性能，但这方面的研究仍处于基础研究阶段。如您有相关产品需要咨询，欢迎您直接来电13824328299咨询我司工作人员，获得详细的费用报价与周期等信息。