浅谈生物可降解高分子材料的研究与发展.docxVIP

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

浅谈生物可降解高分子材料的研究与发展

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

浅谈生物可降解高分子材料的研究与发展

摘要：生物可降解高分子材料作为一种环保型材料，近年来受到了广泛关注。本文对生物可降解高分子材料的研究与发展进行了综述，首先介绍了生物可降解高分子材料的分类、性能特点以及应用领域；其次，分析了生物可降解高分子材料的合成方法、改性技术以及降解机理；最后，对生物可降解高分子材料的发展趋势进行了展望。本文旨在为我国生物可降解高分子材料的研究与开发提供参考，促进其在环保领域的应用。

随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对物质的需求日益增长，同时也带来了环境问题。传统的塑料材料虽然性能优异，但难以降解，对环境造成了严重的污染。生物可降解高分子材料作为一种新型环保材料，具有可降解、环保、可再生等优点，受到了广泛关注。本文从生物可降解高分子材料的分类、合成方法、改性技术、降解机理等方面进行综述，以期为我国生物可降解高分子材料的研究与发展提供参考。

一、生物可降解高分子材料的分类与性能

1.1分类概述

生物可降解高分子材料按照来源和结构特点可以分为多种类型。首先，根据来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子材料主要来源于植物和微生物，如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等，这些材料具有生物相容性好、降解速度快等优点。合成高分子材料则是通过化学合成方法制得，如聚己内酯（PCL）、聚己二酸丁二醇酯（PBAT）等，这类材料在性能上通常具有更优越的力学性能和耐热性。

在结构特点上，生物可降解高分子材料可分为线形、支链和交联结构。线形结构材料如PLA，具有良好的可加工性和生物降解性，但力学性能相对较弱。支链结构材料如聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA），通过引入支链可以改善材料的力学性能和降解速率。交联结构材料如聚乙烯醇（PVA）交联物，通过交联可以显著提高材料的强度和韧性，但降解速度相对较慢。

此外，根据应用领域和性能需求，生物可降解高分子材料还可以进一步细分为多种类型。例如，用于医疗领域的生物可降解高分子材料需要具备良好的生物相容性和生物降解性，如PLGA常用于药物载体和生物可降解支架。而在包装领域，生物可降解高分子材料需要具备良好的阻隔性能和耐温性，如PBAT常用于食品包装材料。不同类型的生物可降解高分子材料在结构和性能上存在差异，这为材料的设计和应用提供了广阔的空间。

1.2主要性能特点

(1)生物可降解高分子材料在环保性能方面具有显著优势。以聚乳酸（PLA）为例，PLA在土壤中的降解时间约为180天，在海洋中的降解时间约为6个月，相较于传统塑料材料，其降解速度提高了约100倍。此外，PLA在降解过程中不会产生有害物质，对环境友好。例如，在韩国，PLA已成功应用于食品包装领域，减少了塑料垃圾的产生。

(2)生物可降解高分子材料在生物相容性方面表现优异。聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）是一种常用的生物可降解高分子材料，其生物相容性高，可安全用于人体组织工程和药物载体。研究表明，PLGA在人体内的降解速度约为1-2年，不会引起免疫反应和炎症。例如，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准PLGA用于药物缓释系统，如抗癌药物和疫苗。

(3)生物可降解高分子材料在力学性能方面也有较好的表现。聚己内酯（PCL）是一种具有较高力学性能的生物可降解高分子材料，其拉伸强度可达50MPa，断裂伸长率可达500%。PCL在医疗领域具有广泛应用，如生物可降解支架和植入物。例如，英国一家公司利用PCL开发了生物可降解心脏支架，该支架在植入人体后，可在6个月内被完全降解，无需二次手术取出。

1.3应用领域

(1)生物可降解高分子材料在医疗领域的应用日益广泛。在药物载体方面，生物可降解高分子材料如PLGA和PLA被用作药物缓释系统，能够控制药物的释放速率，提高治疗效果。例如，美国辉瑞公司利用PLA开发了用于治疗肿瘤的药物载体，该载体能够将药物精准递送到肿瘤部位，有效提高治疗效果。

(2)在农业领域，生物可降解高分子材料被用于制造可降解地膜，以减少农田污染。与传统塑料地膜相比，生物可降解地膜在土壤中降解后不会残留有害物质，对土壤生态环境影响较小。据统计，我国生物可降解地膜市场规模逐年扩大，预计到2025年将达到百亿元级别。

(3)生物可降解高分子材料在包装领域的应用也逐渐增多。随着环保意识的提高，越来越多的企业开始使用生物可降解塑料袋、包装盒等替代传统塑料包装材料。例如，我国某知名电商平台已全面推广使用生物可降解快递袋，每年减少塑料垃圾排放量达数千吨。此外，生