桂紅

摘 要：高分子材料是科技高速發(fā)展的產(chǎn)物——大分子材料，引因其性質(zhì)：不易腐蝕、穩(wěn)定；符合當(dāng)代生產(chǎn)的需求，特別是資源愈發(fā)消耗嚴(yán)重的21世紀(jì)，更是起到不可替代的作用，而其高產(chǎn)量、可塑性強(qiáng)而受到廣大生產(chǎn)的青睞。但矛盾也就很快凸顯出來(lái)——高分子材料不易降解，對(duì)自然環(huán)境帶來(lái)的破壞、污染更是超出了其帶來(lái)的益處。目前處理高分子材料的方法有許多，但大多數(shù)都缺乏科學(xué)技術(shù)的指導(dǎo)，其中有填埋法、焚燒法等方法，填埋法對(duì)土壤的污染非常明顯，容易造成農(nóng)作物吸收困難的情況；而焚燒高分子材料對(duì)大氣的污染與破壞巨大及釋放的有毒氣體對(duì)動(dòng)物人體的傷害極大。所以如何科學(xué)地降解高分子材料顯得尤為重要，其中以生物降解最為科學(xué)、有效。

關(guān)鍵詞：高分子材料污染降解；生物降解；處理高分子材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.224

1 生物降解高分子材料的意義

世界的快速發(fā)展必將導(dǎo)致資源的大量消耗，所以有各種各樣的新材料。其中，聚合物材料是最有希望的一類材料，它具有多種優(yōu)異的特點(diǎn)，易于修飾，可以得到最好的產(chǎn)品，所以在各個(gè)行業(yè)都占有相當(dāng)大的比例。但問題也出現(xiàn)了，因?yàn)椴蝗菀追纸?，所以?duì)環(huán)境造成很大的污染。

生物降解聚合材料是指特定的環(huán)境條件，在一些環(huán)境因素如微生物氧，光，水，風(fēng)等等的機(jī)械力的作用下，可使其化學(xué)結(jié)構(gòu)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)有明顯的變化，這導(dǎo)致材料性質(zhì)的變化，最終材料受環(huán)境約束。根據(jù)降解機(jī)理，聚合物材料的降解可分為聚合物材料的光降解，可生物降解的聚合物材料，聚合物降解的光降解，聚合物材料的降解，復(fù)合聚合物材料的生物降解性。聚合物材料是指微生物在身體或身體和動(dòng)物組織和細(xì)胞體內(nèi)，酶和體液在化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的作用下，分子量降低和聚合物材料的性能變化。可生物降解聚合物材料廣泛應(yīng)用于包裝，食品飲料工業(yè)，一次性食品，持續(xù)釋放系統(tǒng)，臨床醫(yī)學(xué)，醫(yī)療設(shè)備等許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此可生物降解聚合物材料的發(fā)展已成為研究重點(diǎn)。

2 高分子材料的定義

化學(xué)定義：由上千百個(gè)原子通過(guò)由共價(jià)鍵間的相互作用力而形成相對(duì)分子質(zhì)量大、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物——根據(jù)形成的類別：可以分為有機(jī)高分子化合、無(wú)機(jī)高分子化合物。

高分子化合物是由相對(duì)分子質(zhì)量高的高分子聚集而成，按一般的分法：將相對(duì)分子質(zhì)量高于1000的成為高分子。通常有103—105個(gè)原子以共價(jià)鍵形式鏈接而成，或成為聚合物或高聚物，而高分子一般稱為“單體”。

如纖維素、蛋白質(zhì)、蠶絲、橡膠、淀粉等天然高分子化合物，以及以高聚物為基礎(chǔ)的合成材料，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維等。

有機(jī)高分子化合物可以分為天然有機(jī)高分子化合物（如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)天然橡膠等）和合成有機(jī)高分子化合物（如聚乙烯、聚氯乙烯等等），它們的相對(duì)分子質(zhì)量可以從幾萬(wàn)直到幾百萬(wàn)或更大。

3 如何通過(guò)生物的作用降解高分子材料

3.1 生物降解高分子材料的分類

根據(jù)來(lái)源分為以下幾類：混合生物降解聚合物材料，化學(xué)合成可生物降解聚合物材料，微生物合成生物降解聚合物材料，天然生物降解聚合物材料等大類。

可生物分解的大分子可以根據(jù)降解機(jī)理和破壞形式分為完全可生物降解材料和添加劑生物降解材料。

3.2 生物降解高分子材料的技術(shù)原理

所謂生物降解高分子材料，是能在使用后返回自然環(huán)境仍能被微生物利用分解，無(wú)機(jī)化進(jìn)而分解為可被自然環(huán)境重新利用的無(wú)機(jī)元素。

生物降解高分子材料是在生物降解進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，是微生物利用自身酶的作用滲透高分子材料的結(jié)構(gòu)中，將其分解，斷裂結(jié)構(gòu)分解為分子質(zhì)量的鏈狀結(jié)構(gòu)，在而將其分解為被微生物分解、吸收的分子。

生物降解高分子材料的過(guò)程一般可以分為兩種：完全生物降解機(jī)理、光-生物降解機(jī)理。而完全生物降解機(jī)理一般有三種途徑：生物物理作用：因生物的細(xì)胞的增值分裂，使聚合物發(fā)生水解，機(jī)械破壞聚合物的分子結(jié)構(gòu)，使其斷裂為小分子的低聚物，并沒有化學(xué)作用的參與；生物化學(xué)作用：微生物的生長(zhǎng)活動(dòng)而對(duì)聚合物發(fā)生直接的化學(xué)作用；酶直接作用：由生物的酶參與而是聚合物發(fā)生氧化、分解、腐蝕、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞的過(guò)程。

光—生物降解機(jī)理：含有淀粉等的材料首先被微生物所分解，由于部分材料添加被分解，導(dǎo)致高分子材料與空氣接觸的面積增大，引發(fā)另外的添加劑（如光敏劑）反應(yīng)使聚合物氧化，進(jìn)而發(fā)生斷裂的反應(yīng)，易于被微生物所分解的水平。

3.3 生物降解的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的是應(yīng)用的生物高分子降解材料。因?yàn)樯锝到饧夹g(shù)的應(yīng)用使得藥物中的成份的釋放能得到控制，作為控制藥物釋放的載體使得這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究界更是引起的震動(dòng)。利用生物的降解將藥物志如患者的體內(nèi)，控制其釋放的速度，而無(wú)需有手術(shù)取出，減輕患者的痛苦。

如自然界中無(wú)處不在的纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等天然高分子，在自然界中自然生長(zhǎng)，自然分解，但由于其熱塑性差，不易加工成型，耐水性較差，往往不能單獨(dú)使用。而將他與化學(xué)試劑反應(yīng)，合成高分子材料，或進(jìn)行加工增加其可加工性。

如淀粉，作為自然界中易得的原料，且可再生，廉價(jià)的天然高分子材料。但由于淀粉的熱塑性很差，而親水性過(guò)強(qiáng)，使其加工成型變得非常困難。因此，通常需要合成淀粉的衍生物，或與其它高聚物共混，或是作為其他生物降解高分子材料的填充物，如與聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等共混，可以形成生物降解性能良好的高分子材料。

4 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，利用生物降解技術(shù)加工的生物降解的高分子材料是非常有意義的技術(shù)，一來(lái)解決了材料，資源枯竭，昂貴問題；同時(shí)也降低了對(duì)環(huán)境的污染。可生物降解聚合物材料廣泛應(yīng)用于包裝，食品飲料工業(yè)，一次性食品，持續(xù)釋放系統(tǒng)，臨床醫(yī)學(xué)，醫(yī)療設(shè)備等許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。環(huán)境改善長(zhǎng)期引起著人們和世界的關(guān)注，肇事者對(duì)于自然污染主要是聚合物材料，所以可生物降解產(chǎn)品的開發(fā)是必要和緊迫的。以我個(gè)人認(rèn)為，能源與資源的消耗愈發(fā)快速及匱乏，而金屬資源的造價(jià)昂貴；而高聚物等人工合成產(chǎn)物不僅原料易得，而且具有金屬的許多優(yōu)點(diǎn)；隨著技術(shù)和產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展逐漸商業(yè)化，生物降解高聚物的應(yīng)用前景也更加廣闊及光明。

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