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1、内蒙古化工职业学院毕业论文论文题目：生物降解高分子材料的研究现状学院名称：内蒙古化工职业学院专业：高分子材料应用技术班级：高分子09-1班指导教师：学生姓名： 完成时间：2012年4月20日目录摘要IIIAbstractIII第一章 绪论11.1 概述11.2 生物降解高分子材料的定义11.3 生物降解的过程21.4生物降解高分子的种类 21.5 处理高分子材料的传统方法3第二章 降解塑料的分类42.1 按化学结构发生降解变化因素分类42.2 按原料组成和制造工艺分类4第三章 材料生物降解环境及其相关体系63.1 材料生物降解的环境必须具备的条件73.2 材料生物降解环境及体系7第四章 生物降
2、解高分子材料的合成104.1 缩合聚合反应114.2 开环聚合12第五章 总结12参考文献14致谢15生物降解高分子材料的研究现状摘要: 本文介绍近年来生物降解材料降解方法的研究现状,主要从不同的降解环境进行的材料生物降解性能研究进行了比较,评述与展望,以及可降解塑料的种类、降解机理和影响因素.关键词: 生物降解、可生物降解材料、降解环境、可降解塑料种类、降解机理 、影响因素The biodegradable polymer materials research statusAbstract: this paper introduces the biodegradable materials
3、the study of the method of degradation of the environment of biodegradable material properties are compared and review ,and prospect and the kinds of biodegradable plastic eat degradation mechanism、influence factors.Key Words: Biodegradable material Environmental degradation Biodegradable plastic ty
4、pes Degradation mechanism Influence factorsIII第一章 绪论1.1 概述高分子材料在El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El俱增，给人 类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。此外， 绝大多数的合成高分子材料来源于石油化工。目前全 球石油储量约800多亿t。而全世界每年的石油消费量 超过30亿t。照目前的消耗速度。数十年后， 高分子 材料工业将面临无米下锅的困境。近年来。生物降解 塑料作为环境保护材料(如农用地膜、建筑)和包装 容器材料(如包装膜、垃圾袋、食品包装容器)的
5、研 究发展十分迅速。并开始得到广泛应用，尤其在一次 性使用的塑料制品上具有广阔前景。另外。还在生物 功能材料、医疗用材料(如包扎带、手术缝合线、长 效型药物释放系统)等具有独特应用。据美国Structure & Analyst调查分析， 北美降解塑料市场上，在 2000年。其需求量已达到320万t。其中生物降解塑料 的需求量达到110万t。居各类降解塑料之首。1.2 生物降解高分子材料的定义 生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物,再进入自然的循环过程。（1） 降解塑料 降解塑料（degradable plastic）是指，在规定环境条件下，经过一
6、段时间和包含一个或更多步骤，导致材料化学结构的显著变化而损失某些性能（如完整性、分子量、结构或机械强度）和/或发生破碎的塑料。应使用能反映性能变化的标准试验方法进行测试，并按降解方式和使用周期确定其类别。降解塑料按照其设计的最终降解途径分为生物分解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、热氧降解塑料。（2） 生物分解塑料 生物分解塑料（biodegradable plastic）是指，在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中，由自然界存在的微生物如细菌、霉菌和海藻等作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其
7、所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。也就是通常所说的生物降解塑料。1.3 生物降解的过程 生物降解过程主要分为3个阶段：(1)高分子材 料的表面被微生物黏附。微生物黏附表面的方式受高 分子材料表面张力、表面结构、多孔性、温度和湿度 等环境的影响。(2)微生物在高分子材料表面上所分 泌的酶作用下。通过水解和氧化等反应将高分子断裂 聚乳酸：改性大豆蛋白塑料 成低相对分子质量的碎片。(3)微生物吸收或消耗低 相对分子质量的碎片。一般相对分子质量低于500，经 过代谢最终形成CO 、H20及生物量。 1.4生物降解高分子的种类 根据降解机理和破坏形式可将生物降解高分子分 为完全生物降解高分子和生
8、物破坏高分子两种：（1） 完全生物降解高分子：指在微生物作用下。在一定时间 内完全分解为CO 和H20的化合物。（2） 生物破坏性 (或称崩解)高分子：指在微生物的作用下高分子仅能 被分解为散乱的碎片。 根据生产方法，又可分为以下3种。 (1)微生物生产高分子。通过微生物发酵获得高 分子材料。较有代表的如英国ICI公司开发的3一羟基 丁酸和3一羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)及其衍生物 (商品名为Biopo1)和El本东京工业大学开发的聚羟基 丁酸酯(PHB)。这类产品具有较高的生物降解性，但 价格昂贵。目前只在高档消费品中应用。 (2)合成高分子材料。如已成为研究开发热点的 聚乙烯醇和主要活跃
9、在医疗领域的聚乳酸(PLA) 等。另外还有美国Union Carbide公司以聚己内酯 (PCL)为原料开发的商品名为“Tone” 的产品(售 价在44美元kg左右)。 (3)天然高分子材料。生物降解材料的研究和开 发在很大程度上取决于天然原料的利用。因为人们已 非常清楚地认识到天然原料基本上能在自然界降解。 而且以其为原料的合成材料通常也会生物降解。如纤 维素、淀粉、蛋白质、甲壳素、木质素、单宁和树皮 等原料合成的塑料，都是很好的生物降解化合物。在 一些发达国家， 已达到一定的开发利用水平，特别是 通过化学修饰和共聚等方法对这些高分子进行改性， 可以合成许多有用的环境可降解高分子材料。添加剂
10、 型生物降解塑料是指将生物可降解成分以添加剂的形 式加到原料中而制成的塑料。如普通的PE、PP、PS中 添加淀粉或淀粉衍生物的塑料。这类产品虽然在技术 和应用上还存在一些问题，但其价格相对低廉。1.5 处理高分子材料的传统方法 目前,处理高分子材料的一些传统方法,如焚烧法、掩埋法、熔融共混挤出法、回收利用等都存在一定的缺陷和局限性,给环境保护带来严重的困难。因此,开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物,再进入自然的循环过程。论述了生物降解高分子材料的研究现状,并对生物降解高分子材料的降解机理
11、、影响因素及其在医学、农业、包装业和其他领域的潜在应用前景进行了探讨。塑料作为应用最广泛的高分子材料，其用途已渗透到国民经济各部门以及人民生活的各个领域，然而大量废弃的塑料因为其不可降解性而带来了“白色污染”，严重污染着环境和危害着人们的健康，因此高分子材料的可降解性成为人们关注的一个重点。根据促进化学结构发生降解变化的因素不同，降解塑料可分为生物降解塑料和光降解塑料两种，其中生物降解塑料在可降解塑料中最具发展前途，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。 本文首先通过丙烯酰氯和双官能团单体反应引入不饱和双键，或者直接使用具有不饱和双键的单体，通过自由基聚合得到含有活泼羟基或氨基的
12、线型高分子聚合物，再用二异氰酸酯作为交联剂交联，从而合成了一系列基于酰胺键的新型可降解高分子体型聚合物。对合成的聚合物采用核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱进行表征；采用扫描电子显微镜和热重分析技术研究了聚合物的降解性能。结果表明，采用不同交联剂和不同的交联剂比例，合成的聚合物性能也各不相同。降解性实验结果表明，合成的高分子聚合物都具有热、光和微生物降解特性。 本文合成的高分子聚合物根据交联剂用量和单体种类不同可以得到羟基或氨基不同含量的高分子聚合物。利用这些官能团可以继续与其它活泼单体反应，从而可以根据需要改变高分子聚合物的特性，通过对它们改性还可以进一步拓展这些聚合物的应用领域。作为可降解功能高
13、分子材料，这些聚合物将会满足不同需要而有潜在的应用前景。 塑料作为应用最广泛的高分子材料，其用途已渗透到国民经济各部门以及人民生活的各个领域，然而大量废弃的塑料因为其不可降解性而带来了“白色污染”，严重污染着环境和危害着人们的健康，因此高分子材料的可降解性成为人们关注的一个重点。第二章 降解塑料的分类2.1 按化学结构发生降解变化因素分类根据促进化学结构发生降解变化的因素不同，降解塑料可分为生物降解塑料和光降解塑料两种，其中生物降解塑料在可降解塑料中最具发展前途，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。2.2 按原料组成和制造工艺分类按照原料组成和制造工艺不同可分为以下三种：天然高分子及其改性材料、微生物合成高分子材料
