可生物降解高分子材料的分類及應用

喻言佳 袁翔 徐思學

摘要：高分子材料的大量應用，使人類生存生活產生了大量的廢棄高聚物，以至于對環境造成了較大的污染。而研究可生物降解高分子材料，則是為了減少廢棄物的數量，從而使人類取得可持續的發展。因此，有必要對可生物降解高分子材料的分類及應用問題展開研究，以便更好的減少環境污染，并且使人類社會取得更好的發展。本文主要分析探討了可生物降解高分子材料的分類及應用情況，以供參閱。

關鍵詞：可生物；高分子材料；分類；應用

1可生物降解高分子材料的分類

1.1天然高分子材料

在日常生活中，纖維素和甲殼素是高產的天然高分子材料，年生物合成量將超出1030t。此外，蛋白質和淀粉等物質也都屬于天然高分子材料，利用這些材料制成的材料具有較好的生物相容性，能夠完全降解，并且安全無毒。所以，利用天然高分子材料進行產品制作，能夠實現天然再生資源的充分利用，并且較好的實現環境治理。但是，天然高分子材料的熱力學性能較差，往往無法滿足工程材料的加工需求。在使用天然高分子材料時，通常需要進行材料的化學修飾，并且實現分子將的共混，以便獲得具有良好降解性和實用性的生物降解材料。

1.2化學合成高分子材料

化學合成高分子材料具有很多的優點，它可從分子化學的角度來設計分子主鏈的結構，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種小分子單體合成高分子。合成高分子主要有化學合成和酶促合成。目前開發的合成高分子產品主要有聚乳酸、聚己內酯等。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繼開發成功。不過在如何精確的通過設計分子結構控制其性能方面還有待進一步的研究。

1.3微生物合成高分子材料

顧名思義，微生物合成高分子材料便是以“生物”經過多種碳源發酵制造而成的一種高分子材料，由微生物合成高分子材料制造的產品特性是可以完全降解掉。這種高分子材料具備很好的降解性以及熱塑性，容易加工塑形，卻不太耐熱并且機械強度也不夠。此外，微生物合成高分子材料的成本比較高，目前僅僅運用在一些附加值比較高的行業，如醫藥、電子等。

1.4摻混型高分子材料

摻混型高分子材料主要是指將兩種或兩種以上的高分子物共混或共聚，其中至少有一種組分是可生物降解的，該組分多采用淀粉、纖維素、殼聚糖等天然高分子。以淀粉為例，它可分為淀粉填充型、淀粉接枝共聚型和淀粉基質型生物降解高分子材料三類。淀粉與聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯混合屬淀粉填充型，淀粉接枝丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯苯乙烯等屬淀粉接枝型，但是這兩類高分子材料大部分不能完全徹底降解，屬于不完全生物降解高分子材料，所以其前景不是很好。淀粉基質型生物降解高分子材料是以淀粉為主體，加入適量可降解添加劑來制備。

2可生物降解高分子材料的應用

2.1工業領域

通常人們所了解到的可生物降解的高分子材料都是用于工業制造當中，其將被融合到皮革或者是纖維的等產品的制造當中。該類高分子材料在經過人工的處理以后能夠使人造皮革變得更向天然皮革，促使該類產品具有較高的性價比。經過可生物降解的高分子材料的融入，皮革將更加耐高溫，也能起到防水的效果。經過研究人員對于可生物降解的高分子材料的研究，我國的很多生產企業當中都已經將其用于產品的包裝當中，只要經過不同形式的技術加工，高分子材料就會成型為不同形態的包裝。據了解，日本某公司已經就高分子的該種可生物降解的性能將其用于隔離氧的產品包裝當中。

2.2農業領域

塑料不僅占據包裝、餐飲業的一次性餐具制造，其在農業中的使用量也很龐大。因此可生物降解高分子材料在農業中也運用很廣泛。可生物降解高分子材料擁有能夠完全降解的特性，所以它們能夠在給予適宜條件的情況下，經過有機降解形成混合肥料，這種混合肥料比一般的肥料功效都要好，它不僅能夠促進植物生長，而且還能夠改良土壤環境，即既要讓當代植物長得好，也要讓下一代植物長得好。我國是個農業大國，每年消耗的農用薄膜、地膜、農副產品保鮮膜以及化肥的包裝袋等都非常巨大，此前都是使用不可降解的塑料，而如果將其替換成可生物降解高分子材料，這不僅可以解決環境污染問題，還有利于植物的生長，更有循環利用的作用。

2.3醫藥領域

在醫藥領域，可生物降解高分子材料得到了廣泛的應用。利用高分子藥物緩釋材料，能夠使藥物醫療劑量得到有效控制，并且能夠提升藥物的穩定性和利用率，同時降低藥物的毒副作用。使用該類藥物，則能夠起到減輕患者痛苦和修復患者的基體組織等作用。相較于不可降解的藥物稀釋體系，可生物降解的藥物稀釋體系對藥物性質的依賴程度較小，能夠在更大的范圍進行藥物包裹量和幾何形狀等內容的選擇。同時，可降解稀釋體系的緩釋效率能夠維持恒定，能夠達到零級釋放模式，可以滿足不穩定藥物的釋放要求。而將可生物降解材料當成是藥物載體，并且在手術過程中進行藥物的植入，則能夠在減少患者痛苦的同時，減少利用手術取出長效藥物的麻煩和痛苦。而在外科手術中，使用利用膠原蛋白和聚乳酸制成的手術縫合線，則能夠使手術線在傷口愈合后自動降解，因此能夠避免術后拆線帶來的痛苦。將可生物降解的材料用于制作手術縫合線，能夠使縫合線具有較高的強度和韌性，并且能夠較好的與組織相融合。經研究發現，使用甲殼質支撐手術線具有良好機械性能，在胰液和膽汁中具有較好的拉力強度。此外，使用可生物降解高分子材料也能進行骨固定板和骨釘等手術用具的制作。而在組織再生研究領域，也有研究人員將乳酸、聚乙交酯、聚乳酸和乙交酯的共聚物用于肝臟再生，并且獲得了擁有良好生物適應性的肝臟組織。

3結束語

綜上所述，可生物降解高分子材料的分類有很多；而其應用領域主要有包裝、餐飲業，農業以及醫藥領域，其中，醫藥領域的應用主要體現在藥物控制釋放和骨內牢固裝置上。將可生物降解高分子材料替代塑料這種高分子材料是一種偉大的變革，能夠緩解地球白色污染問題，也有助于人類的健康生活。

參考文獻：

[1]周澤立.可生物降解高分子材料的分類及應用[J].科技展望.2016（33）.

[2]李闖.可生物降解高分子材料的分類及應用研究[J].橡塑技術與裝備.2016（07）.

[3]曾少華，申明霞，段鵬鵬，韓永芹，王珠銀.可生物降解高分子材料的研究與進展[J].粘接.2015（01）.

（作者單位：武漢市漢陽市政建設集團有限公司）