生物可降解材料公开课获奖课件

生物可降解材料主讲人：王莉第1页Contents生物降解材料概况1生物降解材料种类与性能2生物降解材料降解机理3生物降解材料应用范围4面临问题和处理方法6生物降解材料发展趋势5第2页生物降解材料概况现代社会，每天千万吨垃圾中，焚烧—填埋—回收再运用是最为普遍处理手段，而由此带来环境问题已经不可收拾。生物降解材料是伴随环境、能源等矛盾凸显而发展起来新型材料，作为一种可自然降解材料，在环境保护方面起到了独特作用，已作为处理“白色污染”最为有效途径。据美国ASTM（材料和试验协会）定义：生物降解材料是在细菌、真菌、藻类等自然界存在微生物作用下能发生化学、生物或物理作用而降解或酶解高分子材料。第3页生物降解材料种类与性能由生物通过多种碳源发酵得到一类高分子材料，重要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖，具有良好降解性和热塑性。其中，聚乳酸是近年来开发研究最活跃降解材料之一。大多是在分子构造中引入酯基脂肪族聚酯，其制备措施重要包括缩合聚合和开环聚合。由生物体内提取或自然环境中直接得到一类大分子，具有良好生物相容性和可降解性，但机械性能较差。天然高分子可降解材料微生物合成可降解材料人工合成可降解材料天然高分子物质分为天然蛋白质、多糖及其衍生物，还包含一些生物合成聚酯。比如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等，它们起源丰富、价格低廉，尤其是天然产量居首位纤维素和甲壳素，年生物合成量超出1010吨合成高分子材料比天然高分子材料具有更多长处，它可以从分子化学角度来设计分子主链构造，从而控制高分子材料物理性能，并且可以充足运用来自自然界中提取或合成多种小分子单体。不过怎样精确地通过设计分子构造控制其性能方面尚有待深入研究。第4页生物降解材料可降解机理因为生物细胞增加而使聚合物组分水解、电离或质子化而发生机械性破坏，分裂成低聚物碎片生物物理作用微生物侵蚀造成材料分裂或氧化崩裂酶直接作用微生物对聚合物作用而产生新物质(CH4，CO2和H2O)生物化学作用生物降解材料生物降解，是指生物降解材料在生物作用下发生降解、同化过程。发挥生物降解作用微生物主要包含真菌、霉菌或藻类，降解机理主要可分为3类：第5页生物降解材料应用范围生物降解材料应用范围环境保护领域水资源环境领域食品容器和包装行业农林业方面医学领域外科手术缝合线药品缓释剂骨固定材料人造皮肤第6页

生物降解材料发展趋势聚羟基脂肪酸酯淀粉聚乳酸聚己内酯聚丁二酸丁二醇酯五大热门可降解材料近年来比较活跃最理想生物可降解材料是运用可再生资源，即运用生物合成措施得到生物材料。这种生物材料可以被生物所重新运用，可以降解，产物最佳是二氧化碳和水，从而使这种材料生产和使用纳入自然界循环。第7页

生物降解材料发展趋势淀粉基生物降解塑料可分为填充型淀粉基塑料和完全生物降解淀粉塑料。填充型淀粉基塑料〔w(淀粉)=7%～30%〕,即属于生物破坏性塑料,它只有淀粉降解,其中PE、PVC

等很少降解,一直残留于土壤中,日积月累仍然会对环境导致污染,此类产品已属于淘汰型。真正有发展前途是全淀粉塑料〔w(淀粉)≥90

%〕,其中添加少许增塑剂也是可以生物降解。此类塑料在使用后能完全生物降解,最终身成二氧化碳和水,不污染环境,是近年来国内外淀粉降解塑料研究重要方向。

第8页淀粉应用环境保护玉米淀粉牙签淀粉用途十分广泛,可制作粘胶,塑料,食品等多种产品。如名菜猪肉炖粉条是用红薯淀粉做，龙口粉丝是用绿豆淀粉做。淀粉牙签一般是用玉米和绿豆淀粉制成。淀粉牙签经济环境保护，能防止大量森林资源被砍伐，它是国际绿色工业浪潮必然产物，具有很强市场潜力和竞争力。

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生物降解材料发展趋势由生物合成聚乳酸可作为天然生物材料，它是由生物发酵产生乳酸经人工化学合成而得到聚合物，但仍保持着良好生物相容性和生物可降解性，具有与聚酯相似防渗透性，同步具有与聚苯乙烯相似光泽度、透光性和加工性。

降低给药次数和给药量第10页聚乳酸第11页聚乳酸应用聚乳酸包装袋第12页聚乳酸应用聚乳酸人造皮肤聚乳酸导管支架第13页聚乳酸应用组织工程耳朵组织工程支架示意图第14页生物降解材料存在重要问题