生物降解高分子材料的研究现状及应用前景.docxVIP

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

生物降解高分子材料的研究现状及应用前景

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

生物降解高分子材料的研究现状及应用前景

摘要：生物降解高分子材料作为一种环境友好的替代品，近年来受到广泛关注。本文首先概述了生物降解高分子材料的研究背景和意义，接着详细介绍了其研究现状，包括主要种类、合成方法、降解机理等。同时，分析了生物降解高分子材料在农业、医疗、包装等领域的应用前景，并探讨了其在实际应用中存在的问题及解决方案。最后，对生物降解高分子材料的发展趋势进行了展望，以期为我国生物降解高分子材料的研究和应用提供参考。

随着全球环境问题的日益严重，传统塑料对环境造成的污染已成为亟待解决的问题。生物降解高分子材料作为一种可降解、可再生的环保材料，具有广阔的应用前景。本文旨在通过综述生物降解高分子材料的研究现状，分析其应用前景，为我国生物降解高分子材料的研究和发展提供理论依据。

一、1.生物降解高分子材料概述

1.1生物降解高分子材料的定义及分类

(1)生物降解高分子材料，顾名思义，是指一类在特定条件下能够被微生物分解，最终转化为无害物质的高分子材料。这类材料通常由天然生物基单体或合成生物基单体通过聚合反应制备而成。其核心特点在于其生物降解性，这使得它们在环境中的处理和处置更为环保，与传统的不可降解塑料相比，能够显著减少环境污染。

(2)根据生物降解高分子材料的来源和降解机理，可以将其分为几类。首先是天然生物降解高分子材料，如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等，这些材料来源于可再生资源，如玉米淀粉、甘蔗等，具有较好的生物相容性和生物降解性。其次是合成生物降解高分子材料，如聚己内酯（PCL）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PBAT）等，这些材料虽然来源于化石资源，但通过特定的化学合成方法，可以赋予其生物降解性能。此外，还有一类是生物基改性高分子材料，如聚乙烯醇（PVA）等，通过引入生物基单体或进行化学改性，提高其生物降解性能。

(3)在实际应用中，生物降解高分子材料的分类还需考虑其应用领域和性能需求。例如，在农业领域，可能更倾向于使用生物降解地膜，这类材料要求具有良好的机械强度和耐候性；而在医疗领域，则可能更关注材料的生物相容性和生物降解性，以减少对人体的潜在危害。因此，根据不同的应用场景和性能要求，对生物降解高分子材料进行分类和选择，对于确保其在实际应用中的效果至关重要。

1.2生物降解高分子材料的研究意义

(1)生物降解高分子材料的研究对于解决全球环境污染问题具有重要意义。据统计，全球每年产生的塑料垃圾中，大约有10%最终进入海洋，对海洋生态系统造成严重破坏。生物降解高分子材料的使用可以减少对传统塑料的依赖，降低塑料垃圾的产生量。例如，我国在2018年实施了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，明确提出到2025年，一次性塑料制品消费量减少30%，这为生物降解高分子材料的研究和应用提供了政策支持。

(2)生物降解高分子材料的研究对于促进循环经济发展具有积极作用。随着人们对环境保护意识的提高，循环经济成为全球经济发展的趋势。生物降解高分子材料可以通过生物降解过程转化为生物资源，实现资源的循环利用。例如，聚乳酸（PLA）作为一种生物降解高分子材料，其原料为玉米淀粉，通过发酵、聚合等过程制备而成，不仅可以减少对石油资源的依赖，还可以促进农业副产品的利用。

(3)生物降解高分子材料的研究对于推动新材料产业的发展具有重大意义。近年来，我国新材料产业取得了显著成果，生物降解高分子材料作为其中的一员，具有广阔的市场前景。据统计，2019年我国生物降解高分子材料市场规模达到50亿元，预计到2025年，市场规模将突破200亿元。此外，生物降解高分子材料的应用领域不断拓展，如农业、医疗、包装等，为新材料产业的发展提供了新的动力。

1.3生物降解高分子材料的发展历程

(1)生物降解高分子材料的研究始于20世纪中叶，最初主要集中在天然高分子材料的开发上。1950年代，科学家们开始探索利用植物淀粉、纤维素等天然高分子材料作为塑料的替代品。这一阶段的代表性成果是聚乳酸（PLA）的发现，PLA由玉米淀粉等可再生资源通过生物发酵和聚合反应制备而成，具有良好的生物降解性和生物相容性。然而，由于PLA的机械性能较差，限制了其在实际应用中的推广。

(2)随着科学技术的进步，20世纪70年代，研究人员开始关注合成生物降解高分子材料的研究。在这一时期，聚己内酯（PCL）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PBAT）等新型生物降解高分子材料相继被合成出来。这些材料具有较好的机械性能和生物降解性，为生物降解高分子材料的应用提供了新的可能性。例