可生物降解高分子材料的分类及应用

喻言佳 袁翔 徐思学

摘要：高分子材料的大量应用，使人类生存生活产生了大量的废弃高聚物，以至于对环境造成了较大的污染。而研究可生物降解高分子材料，则是为了减少废弃物的数量，从而使人类取得可持续的发展。因此，有必要对可生物降解高分子材料的分类及应用问题展开研究，以便更好的减少环境污染，并且使人类社会取得更好的发展。本文主要分析探讨了可生物降解高分子材料的分类及应用情况，以供参阅。

关键词：可生物；高分子材料；分类；应用

1可生物降解高分子材料的分类

1.1天然高分子材料

在日常生活中，纤维素和甲壳素是高产的天然高分子材料，年生物合成量将超出1030t。此外，蛋白质和淀粉等物质也都属于天然高分子材料，利用这些材料制成的材料具有较好的生物相容性，能够完全降解，并且安全无毒。所以，利用天然高分子材料进行产品制作，能够实现天然再生资源的充分利用，并且较好的实现环境治理。但是，天然高分子材料的热力学性能较差，往往无法满足工程材料的加工需求。在使用天然高分子材料时，通常需要进行材料的化学修饰，并且实现分子将的共混，以便获得具有良好降解性和实用性的生物降解材料。

1.2化学合成高分子材料

化学合成高分子材料具有很多的优点，它可从分子化学的角度来设计分子主链的结构，控制高分子材料的物理性能，也可充分利用自然界中提取或合成的各种小分子单体合成高分子。合成高分子主要有化学合成和酶促合成。目前开发的合成高分子产品主要有聚乳酸、聚己内酯等。除了脂肪族聚酯外多酚、聚苯胺、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等也已相继开发成功。不过在如何精确的通过设计分子结构控制其性能方面还有待进一步的研究。

1.3微生物合成高分子材料

顾名思义，微生物合成高分子材料便是以“生物”经过多种碳源发酵制造而成的一种高分子材料，由微生物合成高分子材料制造的产品特性是可以完全降解掉。这种高分子材料具备很好的降解性以及热塑性，容易加工塑形，却不太耐热并且机械强度也不够。此外，微生物合成高分子材料的成本比较高，目前仅仅运用在一些附加值比较高的行业，如医药、电子等。

1.4掺混型高分子材料

掺混型高分子材料主要是指将两种或两种以上的高分子物共混或共聚，其中至少有一种组分是可生物降解的，该组分多采用淀粉、纤维素、壳聚糖等天然高分子。以淀粉为例，它可分为淀粉填充型、淀粉接枝共聚型和淀粉基质型生物降解高分子材料三类。淀粉与聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯混合属淀粉填充型，淀粉接枝丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯苯乙烯等属淀粉接枝型，但是这两类高分子材料大部分不能完全彻底降解，属于不完全生物降解高分子材料，所以其前景不是很好。淀粉基质型生物降解高分子材料是以淀粉为主体，加入适量可降解添加剂来制备。

2可生物降解高分子材料的应用

2.1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。

2.2农业领域

塑料不仅占据包装、餐饮业的一次性餐具制造，其在农业中的使用量也很庞大。因此可生物降解高分子材料在农业中也运用很广泛。可生物降解高分子材料拥有能够完全降解的特性，所以它们能够在给予适宜条件的情况下，经过有机降解形成混合肥料，这种混合肥料比一般的肥料功效都要好，它不仅能够促进植物生长，而且还能够改良土壤环境，即既要让当代植物长得好，也要让下一代植物长得好。我国是个农业大国，每年消耗的农用薄膜、地膜、农副产品保鲜膜以及化肥的包装袋等都非常巨大，此前都是使用不可降解的塑料，而如果将其替换成可生物降解高分子材料，这不仅可以解决环境污染问题，还有利于植物的生长，更有循环利用的作用。

2.3医药领域

在医药领域，可生物降解高分子材料得到了广泛的应用。利用高分子药物缓释材料，能够使药物医疗剂量得到有效控制，并且能够提升药物的稳定性和利用率，同时降低药物的毒副作用。使用该类药物，则能够起到减轻患者痛苦和修复患者的基体组织等作用。相较于不可降解的药物稀释体系，可生物降解的药物稀释体系对药物性质的依赖程度较小，能够在更大的范围进行药物包裹量和几何形状等内容的选择。同时，可降解稀释体系的缓释效率能够维持恒定，能够达到零级释放模式，可以满足不稳定药物的释放要求。而将可生物降解材料当成是药物载体，并且在手术过程中进行药物的植入，则能够在减少患者痛苦的同时，减少利用手术取出长效药物的麻烦和痛苦。而在外科手术中，使用利用胶原蛋白和聚乳酸制成的手术缝合线，则能够使手术线在伤口愈合后自动降解，因此能够避免术后拆线带来的痛苦。将可生物降解的材料用于制作手术缝合线，能够使缝合线具有较高的强度和韧性，并且能够较好的与组织相融合。经研究发现，使用甲壳质支撑手术线具有良好机械性能，在胰液和胆汁中具有较好的拉力强度。此外，使用可生物降解高分子材料也能进行骨固定板和骨钉等手术用具的制作。而在组织再生研究领域，也有研究人员将乳酸、聚乙交酯、聚乳酸和乙交酯的共聚物用于肝脏再生，并且获得了拥有良好生物适应性的肝脏组织。

3结束语

综上所述，可生物降解高分子材料的分类有很多；而其应用领域主要有包装、餐饮业，农业以及医药领域，其中，医药领域的应用主要体现在药物控制释放和骨内牢固装置上。将可生物降解高分子材料替代塑料这种高分子材料是一种伟大的变革，能够缓解地球白色污染问题，也有助于人类的健康生活。

参考文献：

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[3]曾少華，申明霞，段鹏鹏，韩永芹，王珠银.可生物降解高分子材料的研究与进展[J].粘接.2015（01）.

（作者单位：武汉市汉阳市政建设集团有限公司）