摘要:为减少塑料垃圾废弃污染物对环境的影响,文章对化学合成生物降解高分子材料开展了研究,对国内外近些年来运用化学方法进行合成的生物降解高分子材料做了主要介绍,并概括了合成的原理和方法、实验研究现状,以及研究热点。
1、降解性材料的类别以及特征
生物降解塑料是一种高科技生物产品,同时具有环保特点。按照合成方案的不同,生物降解塑料可分为三大种类。第一大种类,天然高分子。第二大种类,生物合成。第三大种类,人工合成。其中天然高分子材料的物理特性,极容易被微生物所分解,其生物相容性能比较高,因此所降解的产物可以很好地进行吸收。但是它的缺点是力学和加工性能不是特别好,降解的时间不能够进行精准控制和计算,并且合成塑料的质量稳定性比较差。微生物合成的特点是其中含有的聚酯有很高的溶解性,其缺点是物理性能比较差。人工合成的优点是可以运用化学的方式对合成的种类进行分子设计,并且可以在分子链中引用不同种类和数量的基团,形成的聚合物包含能做应用的物理化学性质,从而实现可人为掌控降解速度,以此来满足人类的生产生活需要。所以,现阶段国内外研究通过化学合成生物降解材料方法有很多种。
现阶段,生物降解性聚合物研究主要应用类型是聚酯类型聚合物,此类聚合物的主链各结构单元遇水分解成酯键并且进行相互连接,主链的特点十分柔顺,因此其特性是极易被自然界中存在的微生物或者动物体内的消化酶所分解、代谢,最后成为人类赖以生存的水资源和二氧化碳。现如今,用于工业的聚酯类型聚合物,有聚乳酸、聚已内酯、聚乙醇酸等。其中聚酯的化学合成方法运用的是缩聚合法和开环聚合法。缩聚合法使用的原理是,将本身具有的官能团通过进行脱水酯发生反应后形成聚酯的过程。这种化学方法得到的聚酯,所包含的特性是分子量比较低。开环聚合使用方案是通过交酯或者是环内酯类单个体,从中运用开环聚合的化学反应,从而得到聚酯,其特点是聚酯分子量特别多可高达几十万。其缺点是不容易被溶解,且熔点较低,力学性能极差等,所以运用化学变化进行脂肪类聚酯研究的性能比较活泼些。
在化学合成生物降解聚酯中,其中脂肪族聚酯聚丁二酸丁二醇酯的优点是熔点较高具有良好的物理性,可以很好的适用于多种化学变化,通过运用二醇可以改变物理性能。
2、分子链中存在的官能团聚合物
将不同官能团引入到聚酯分子的主链当中,通过化学变化来控制官能团的种类和数量,从而达到提高聚酯的化学性能和降解速度加快的目的。此种类型的聚合物大多数运用的是酯键化学水解反应,从而达到降解的效果。
2.1 脂肪族聚酰胺酯
脂肪族聚酰胺酯分子材料的特点。其是一种新型的分子材料,可生物降解较高,其分子链中含有酯键成分给与聚合物良好的降解性能。另一方面酰胺键分子存在很大程度上改善了聚酯的力学性能,并且增加了聚酯的可塑性。根据大量调查结果显示,聚酰胺酯中含有大量的酰胺-酰胺进行相互组合的氢键,而聚合物的降解分式上主要依靠的是酯键,因此聚合物中酯键段越多,那么分解的速度就会相应加快。所研制出的生物降解酰胺聚酯聚合物力学性能比较好,再加上可塑性较强,所以广泛应用于生物医学材料和环境友好材料等领域。
2.2 聚醚酯
聚酯主链改善方法,可以运用聚醚酯特有的亲水性醚键以及具有疏水性能的聚酯两者之间发生化学反应。其方法是运用聚乙二醇放置到聚酯的主链上,依靠大分子进行化学反应而得来的。通过研究得知,把PEG作为大分子单位和丁二酸、丁二醇共聚,所得到的嵌段共聚物的分子量大约在5万左右,分子数量不是很高,但是PEG的屈服强度明显下降,其断裂伸长率增加明显。从综合因素进行考量,PEG因价格优惠等优点,现阶段被广泛运用。聚醚酯作为一种生物性材料,没有一份研究报告中提及到关于PEG生物学相容性以及无毒性方面的研究,此项问题是以后研究人员所要重点考虑的问题。
2.3 聚氨酯材料
聚氨酯运用化学变化方式,把具有刚性性能的氨基甲酸酯融入到聚酯锻链当中进行发生化学反应,从而得到名为聚氨酯的聚酯软段,通过调节材料配比得到的软段可以有效控制聚氨酯的降解速度,其应用涉及面比较广泛,大多数应用于医学材料当中。
3、结语
降解高分子材料是减少污染的有效途径,世界各国正在努力研究和开发,并且进行推广和应用,其市场前景十分广阔。假如研制成功,都会对人们的生活以及环境带来极大的好处。但是降解高分子结构也存在一些问题,比如价格相对较高,是普通塑料产品的5到10倍。而降解性问题还需要进一步研究,因此,今后降解高分子材料要向化学合成方面靠拢。
参考文献:
[1]倪永标,宋锦柱,向斌,等.食品包装用可生物降解高分子材料的应用进展[J].中国包装,2018,38(10):54-57.
[2]刘裕红.生物降解高分子材料的研究现状及应用前景[J].农业与技术,2014,34(09):18-19.
苏熹.化学合成生物降解高分子材料的研究现状[J].化工管理,2019,(13):69.
分享:
聚丙烯非织造布在医疗、卫生、化学分离等方面具有广阔的应用市场。例如,聚丙烯熔喷无纺布是医用口罩的关键过滤层,通过静电吸附作用,可以捕捉到空气中的粉尘和细菌颗粒,从而起到隔绝病菌的效果,具有良好的过滤性和阻隔性。聚丙烯熔喷无纺布是由具有高熔体流动速率的聚丙烯熔喷料通过熔喷法而制成,其熔融指数一般大于1000 g/10min。
2024-03-06随着多肽合成技术的发展,越来越多的多肽药物出现在了市场上。相对于绝大部分传统小分子药物来说,多肽药物具有活性高、毒性低、选择性高等优势[1,2],吸引了许多药物科学家的关注。但是多肽类药物具有易降解、在血浆中不稳定、基质干扰大、离子化效率低等缺点,给多肽分析造成了巨大困难。
2021-01-18氟喹诺酮类抗生素是一类人工合成的广谱抗生素,其抗菌活性强、价格低,被广泛用于动物养殖中,若被长期使用,即使是低剂量,也易造成动物源食品中该抗生素的残留。残留的抗生素可通过食物链进入人体,引起一些不良反应,主要对肌肉、肌腱、骨骼和神经系统产生危害[1],甚至有致癌、致畸、致突变的风险。
2020-09-15本研究以诺氟沙星为模板分子,利用多巴胺(dopamine,DA)在室温(25℃)弱碱性溶液中可进行氧化自聚合的性质,在氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4@NH2NPs)表面合成了MMIPsNPs,其制备条件温和、耗时短、试剂用量少,制备的MMIPsNPs能被磁铁迅速吸附,为富集分离样品中的NOR及其后续检测提供了一种更简单、环保的新技术。
2020-09-09不同树种、不同细胞、不同木质素单元脱除动力学均有差异,利用拉曼光谱可以简单、快速的获得不同树种、组织、细胞、木质素单元在脱木素过程中残余木质素含量的动态变化。在酸性亚氯酸钠法脱木素过程中,大量木质素在前期迅速被脱除,后期木质素的移除效率下降。并且,亚氯酸钠法脱木素具有高度的选择性:。
2020-09-09通过在聚合物基体中添加高强度的纤维状填料从而获得性能优异的复合材料,是目前改性聚合物的主要手段之一。常用的复合材料填料有:碳纳米管、玻纤、碳纤、晶须、碳纳米纤维和天然纤维等。近年来,可持续发展作为解决能源危机(尤其是石油资源缺乏)的一种策略已经受到越来越多的关注。
2020-08-27近些年来,弹性体的改性在聚合物的应用领域起到了越来越重要的作用。通常一定程度的化学改性可以改善其热稳定性、生物惰性、相容性、物理特性、柔性等等。最终的弹性体性能很大程度上由物理加工过程决定,例如原料配比、共混、热压或挤出,在这个过程中进行功能改性的空间并不大。
2020-08-27聚有机硅氧烷化合物属于一种新型有机无机杂化材料,其不仅包含有有机特性,还具有无机特性,电气绝缘性能突出,且表现出良好的韧性、耐候性、耐温性,在诸多领域都有广泛应用。为了进一步加深、拓宽聚有机硅氧烷化合物的应用范围,本文结合聚有机硅氧烷化合物的概述,以实验形式进行聚有机硅氧烷化合物的合成研究,同步浅析聚有机硅氧烷化合物在多个领域的应用。
2020-08-27环糊精分子(Cyclodextrin,简称CD)是直链淀粉在一种转移酶的作用下生成的一系列环状低聚糖的总称,通常含有6~12个葡糖糖单元[1]。其中研究的较多且具有重要实际意义的是由六、七、八个葡萄糖单体的分子,分别形成α-环糊精(α-CD)、β-环糊精(β-CD)和γ-环糊精(γ-CD)[2]。
2020-08-27分子印迹技术,是基于模拟酶-底物或抗体-抗原之间的相互作用,对印迹分子(也称模板分子)进行特异性识别的技术。分子印迹合成主要通过功能单体和模板制备出共价或非共价的加成产物,并通过交联剂进行聚合,形成三维的高分子的交联聚合物[1]。然后通过移除模板分子,在固化的基质上产生印迹空腔或结合位点,它们在尺寸、形状和官能团方面与模板互补。
2020-08-27人气:4675
人气:2003
人气:1867
人气:1452
人气:1327
我要评论
期刊名称:当代化工
期刊人气:1815
主管单位:沈阳市医药和化工行业联合会
主办单位:中国石油抚顺石化公司,中国石化抚顺石油化工研究院
出版地方:辽宁
专业分类:工业
国际刊号:1671-0460
国内刊号:21-1457/TQ
邮发代号:8-24
创刊时间:1972年
发行周期:月刊
期刊开本:大16开
见刊时间:10-12个月
影响因子:1.595
影响因子:1.492
影响因子:0.194
影响因子:0.518
影响因子:0.037
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!