生物可降解聚合物的研究与应用.docxVIP

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

生物可降解聚合物的研究与应用

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

生物可降解聚合物的研究与应用

摘要：随着全球环境污染问题的日益严重，生物可降解聚合物作为一种新型环保材料，引起了广泛关注。本文主要介绍了生物可降解聚合物的定义、分类、合成方法及其在各个领域的应用。通过对国内外相关文献的综述，分析了生物可降解聚合物的优势、挑战和未来发展趋势。本文旨在为生物可降解聚合物的研究与应用提供理论依据和实践指导。

近年来，随着人们环保意识的提高和塑料污染问题的日益突出，生物可降解聚合物作为一种新型环保材料，逐渐成为研究热点。生物可降解聚合物具有可再生、可降解、环境友好等优点，有望替代传统塑料，减少环境污染。本文从生物可降解聚合物的定义、分类、合成方法、应用领域等方面进行综述，旨在为我国生物可降解聚合物的研究与应用提供理论依据和实践指导。

一、生物可降解聚合物的定义与分类

1.1定义

生物可降解聚合物是指一类在自然条件下能够被微生物或环境中的生物酶分解成无害物质的高分子材料。这类材料通常来源于可再生资源，如植物淀粉、纤维素、蛋白质和天然油脂等。与传统塑料相比，生物可降解聚合物在环境中能够通过微生物的作用逐渐降解，减少了对环境的长期污染。据相关数据显示，生物可降解聚合物的降解时间通常在几个月到几年不等，远低于传统塑料的几百年甚至几千年。例如，聚乳酸（PLA）是一种常见的生物可降解聚合物，它由玉米淀粉或甘蔗等可再生资源通过发酵和聚合过程制得。PLA在土壤中的降解时间大约为6个月，在水中的降解时间则更短，大约为3个月。

生物可降解聚合物的定义不仅涵盖了其原材料来源和降解特性，还包括了其在使用过程中的环保性能。这些材料在生产和应用过程中，通常具有较低的能耗和较少的温室气体排放，符合可持续发展的要求。例如，聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一种由微生物发酵产生的生物可降解聚合物，其生产过程中几乎不产生二氧化碳，且具有优异的生物相容性和生物降解性。PHA在医疗领域的应用已取得显著进展，如用于制造可吸收缝合线和药物载体等。

此外，生物可降解聚合物的定义还涉及到其化学结构和物理性质。这些材料通常具有与石油基塑料相似的结构和性能，如良好的机械强度、热稳定性和透明度等。然而，由于生物可降解聚合物的原料来源和合成方法不同，其性能也可能存在差异。例如，聚己内酯（PCL）是一种具有较高生物相容性和生物降解性的生物可降解聚合物，常用于制造心脏支架和药物缓释系统。PCL的降解速率可以通过改变其分子量和结构来调控，以满足不同应用的需求。因此，生物可降解聚合物的定义是一个多维度、多层次的概念，涉及材料科学、生物化学和环境科学等多个领域。

1.2分类

(1)生物可降解聚合物主要分为天然高分子和合成高分子两大类。天然高分子生物可降解聚合物包括聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）等，这些材料通常来源于可再生植物资源，如玉米淀粉、甘蔗和植物油等。合成高分子生物可降解聚合物则包括聚己内酯（PCL）、聚乳酸-己内酯（PLCL）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等，它们通过化学合成方法制备，具有更高的分子量和更稳定的性能。

(2)按照降解速率，生物可降解聚合物可分为快速降解型、中速降解型和慢速降解型。快速降解型聚合物如PLA，在土壤和水体中可在几个月内完全降解；中速降解型聚合物如PLGA，降解时间在几个月到一年之间；慢速降解型聚合物如PCL，降解时间可达数年。这种分类有助于根据不同的应用需求选择合适的生物可降解聚合物。

(3)根据聚合物的化学结构和物理性能，生物可降解聚合物可以分为热塑性生物可降解聚合物和热固性生物可降解聚合物。热塑性生物可降解聚合物如PLA、PHA等，可通过加热熔融后冷却固化，具有可重复加工的特性；热固性生物可降解聚合物如PLGA、PCL等，一旦固化后，不能再熔融加工。此外，根据聚合物的应用领域，还可以分为食品包装材料、医疗用品、农业应用等专用型生物可降解聚合物。这些分类有助于更全面地了解生物可降解聚合物的种类和特性。

1.3常见生物可降解聚合物

(1)聚乳酸（PLA）是一种由玉米淀粉或甘蔗等可再生资源通过发酵和聚合过程制得的生物可降解聚合物。PLA具有良好的生物相容性和生物降解性，广泛应用于食品包装、农业薄膜、医疗用品等领域。PLA的降解速度较快，在土壤和水体中可在几个月内完全降解，减少了对环境的污染。

(2)聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一类由微生物发酵产生的生物可降解聚合物，具有优异的生物相容性和生物降解性。PHA的种类繁多，包括聚3-羟基丁酸酯（PHB）、聚4-羟基丁酸酯（P4HB）等。PHA