可生物降解高分子材料的研究与进展

金泽康

(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽 淮南 232000)

可生物降解高分子材料的研究与进展

Research and development of biodegradable polymer materials

金泽康

(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽 淮南 232000)

一直以来，白色污染困扰着人们，也使环境保护受到很大的阻碍。人们一直在研究高分子材料的可降解性，期望能够使高分子能够快速的降解，以此来减缓环境的压力。但部分研究当中，已经证明一些具有生物降解性能的高分子材料在其使用寿命过后，能够自主的进行降解，从而避免对环境的干扰。文章主要讨论了聚乙烯这种高分子材料的研究方向和研究进展，笔者从其降解原理的角度出发，深入分析了影响降解的因素，并对其研究方向和研究进展作出了细致的阐述，期望能够明确高分子材料的发展方向。

可生物降解；高分子材料；聚乙烯；研究；进展

人们熟知的聚乙烯都是比较难以降解的，其在回收的过程中也会因为处理不得当而对环境造成严重的污染。一般来说，人们在回收聚乙烯以后，会采用焚烧的形式来对其进行处理，并在焚烧以后直接掩埋起来。部分被回收的聚乙烯也会被用于化学降解并在降解之后与其他的材料混合再造。但该类方法都还是会对环境产生一定的影响。为了避免高分子材料对环境带来的污染，又能使人们正常利用高分子材料，研究人员一直在研究能够生物降解的高分子材料。

1 高分子材料的可降解原理

在高分子材料的生物降解研究还没有完成之前，人们了解到的高分子生物降解方式一共有三种。第一种是利用微生物对高分子材料进行侵蚀，促使微生物破坏掉高分子的结构，从而使整个高分子材料得以降解。第二种方法是化学降解方法中的一种，但该种方法又处于生物的范畴当中。就是利用生物酶的特性来作用在高分子材料当中，促使微生物对高分子的分子链造成侵蚀，但该种降解过程中要分为两个步骤。第三种降解方法是利用微生物以及聚合物的配合来完成的。在该种方法下的高分子降解不会使高分子材料完全消失，而是会在与微生物的作用下产生新的物质，该过程比较复杂，会出现物理化学的反映。

2 高分子材料可降解的影响因素

2.1 化学结构

高分子材料之所以难以被降解，主要是其结构影响到了生物降解的速度和降解性。高分子材料当中，其所包含的官能团将直接影响到其能否被降解。一般来说，当高分子材料能够具有一定的亲水性集团，那么在湿度环境下，该高分子材料将能够被生物降解。而高分子材料当中如果能拥有亲水性以及疏水性的聚合物时，其将更加容易被生物降解。

2.2 聚集态结构

高分子材料的聚集态结构也使影响其能否被生物降解的重要因素。在高分子材料当中，当其拥有比较具有柔性的链结构时，就代表着该种高分子材料是比较容易被降解的。与之相反，当高分子材料中的链结构已经呈现出有规律的晶态结构，那么代表着该种高分子材料比较难以被生物降解。一般来说，生物降解高分子材料都会根据其活性酶的反应，从而确定其定位并了解其降解的速度。在其聚集态的结构并不饱和的状态下，高分子材料的脂肪族更加容易被生物降解。

2.3 环境影响

微生物一般会生长在水中，当外部环境比较潮湿时，代表着微生物的生长比较顺利。很多高分子材料的降解都是依靠与微生物的反应才完成的。微生物对高分子材料具有一定的侵蚀性，会破坏高分子材料的结构形态。而温度较高的情况下，微生物则会加快活动速度，也会加快对高分子材料的破坏速度。因此，当高分子处于湿度较大且温度较高的环境内时，其比较容易被降解，其生物降解的速度也会增加。

3 高分子材料的可生物降解研究

3.1 工业领域

通常人们所了解到的可生物降解的高分子材料都是用于工业制造当中，其将被融合到皮革或者是纤维的等产品的制造当中。该类高分子材料在经过人工的处理以后能够使人造皮革变得更向天然皮革，促使该类产品具有较高的性价比。经过可生物降解的高分子材料的融入，皮革将更加耐高温，也能起到防水的效果。经过研究人员对于可生物降解的高分子材料的研究，我国的很多生产企业当中都已经将其用于产品的包装当中，只要经过不同形式的技术加工，高分子材料就会成型为不同形态的包装。据了解，日本某公司已经就高分子的该种可生物降解的性能将其用于隔离氧的产品包装当中。

3.2 农业领域

除了在工业领域当中，聚乙烯具有一定的作用，人们也将该种高分子材料用于农业当中。现代农业虽然大部分都以机械为主，但很多地区的农民在种植水稻之前还是会亲手人工来栽培种苗。这些种苗在栽培的过程中需要保暖的塑料薄膜来帮助种苗隔离低温。可生物降解的聚乙烯就被运用到该种地膜当中，以便于当中农民利用完该种薄膜以后，直接能够被生物降解掉，不会形成白色污染。一些用于水稻种子培育的育秧钵、部分农药的外包装以及农产品中的保鲜膜也是用聚乙烯来制作的。在农业当中，可生物降解的聚乙烯还能够被用在肥料当中。在环境允许的情况下，有机混合肥料当中将被融入部分的聚乙烯，从而使其降解生长出来的多余产物，有利于农作物的顺利生长。而可生物降解的聚乙烯当中还具有一定的聚氨基酸，该种物质将改良土壤的环境，与杀虫剂以及肥料等相互作用，使保护农作物的药品发挥最大的功效。

3.3 医药领域

部分可生物降解的聚乙烯材料也被用于医药领域当中，聚乙烯中的某种物质能够使药物释放得到控制，也能被制作成外科手术中的缝合线还能用于骨骼的固定工具当中。在制药当中，聚乙烯将成为药物的载体，促进一些药物的反应生成，从而使人体的新陈代谢加快，加速药物的吸收速度，使药物的药效更加明显。在外科手术当中，可生物降解性质的聚乙烯所制成的手术缝合线能够在手术完成以后帮助伤口愈合，并在伤口愈合以后自行降解，不需要患者再到医院当中进行拆线。而用于固定材料中的聚乙烯则主要是避免患者的痛苦。医院当中的骨科病人由于骨头的断裂或者是错位需要运用一些固定材料来帮助骨头正确的归位。但一般的骨骼固定材料都是钢钉等，病人在使用该种固定材料会出现一定的安全隐患，很有可能会存在骨质疏松的后果。在采用可生物降解性质的高分子固定材料出现以后，患者的骨骼愈合之时，固定材料也能在生物降解的作用下自动降解，避免了骨质疏松症状的出现。而采用该种材料的固定材料还能够避免伤口的感染，组织细胞的生长，促使骨骼的增长更为顺利。

4 结论

目前状态下具有可生物降解性质的高分子材料还处于研究状态，但经过研究人员的确定和分析，其认为高分子材料将会有非常广阔的发展空间，人们将更加欢迎和鼓励具有生物降解性能的高分子材料进入到人们的日常生活当中。人们能够了解到该种高分子材料的使用能够有效的环节一些无法降解的材料所制成的包装对环境造成的污染，也能够从一定程度上环节我国的石油危机。尽管现在的高分子材料要比传统材料的价格要昂贵，但在经过研究人员的设计以后，其能够在特殊的领域当中发挥其效用。在未来，具有生物降解性能的高分子材料将集中研究方向，研究人员将致力于研究高分子材料的降解速度，并且平和其与其他材料之间的寿命关系。研究人员也将找出可生物降解性能的高分子材料的其他合成方法并且期望能够降低高分子材料的成本，从而扩展其使用的空间。

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TQ325.12

1009-797X(2016)24-0027-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.24.007

金泽康（1995-），男，学生，研究方向高分子材料与工程。

2016-11-18