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生物可降解材料按降解機理和破壞方式可分為完全生物降解材料和破壞性生物降解材料兩種。

01、完全生物降解材料

完全生物降解材料是指本身可以被細菌、真菌、放線菌等微生物全部分解的生物降解材料。它能在細菌或其水解酶作用下，最終分解成CO2和水等物質(zhì)回歸自然，所以被稱為“綠色材料”。從制備方法上可分為3種：微生物發(fā)酵法、化學合成和天然高分子共混。

微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法是指以有機物為碳源，通過微生物發(fā)酵而得到的生物降解材料，主要是以聚羥基脂肪酸酯類為主。聚烴基脂肪酸脂(PHA)是由很多細菌合成的一種細胞內(nèi)聚酯，具有生物可降解性、生物相容性和可食用性等許多優(yōu)良性能。在生物醫(yī)學材料、組織工程材料、緩釋材料、電學材料以及包裝材料等方面發(fā)揮了重要的作用。

美國寶潔公司先已開發(fā)成功作為縫合線、無紡布和各種包裝用材料的PHA系列產(chǎn)品及其多種應(yīng)用。目前PHA在全球的研究主要集中在利用其生物可降解性、生物相容性等特征，開發(fā)在醫(yī)療、制藥、電子等高附加值領(lǐng)域的用途。

化學合成法

化學合成高分子型降解材料是指利用化學方法合成制造的生物降解材料。大多是在分子結(jié)構(gòu)中引入能被微生物降解的含酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯，目前具有代表性的工業(yè)化產(chǎn)品有聚己內(nèi)酯(PCL)、聚琥珀酸丁二脂(BS)、聚乳酸(PLA)、脂肪族聚酯/芳香族聚酯共聚物(CPE)等。

聚乳酸具有優(yōu)良的生物相容性和可吸收性，無毒、無刺激性，它在自然界中能完全分解為CO2和H2O，對環(huán)境無污染，是目前最有前途的可生物降解的聚合物之一。聚乳酸用途廣泛，目前已被應(yīng)用于生物醫(yī)用高分子、紡織和包裝等行業(yè)。聚己內(nèi)酯(PCL)則具有優(yōu)良的生物相容性、記憶性以及生物可降解性等，其產(chǎn)品多集中在醫(yī)療和日用方面如矯正器、縫合線、繃帶、降解塑料等。

天然高分子共混

天然高分子生物降解材料是利用生物可降解的天然高分子，如植物來源的生物物質(zhì)和動物來源的甲殼質(zhì)等為基材制造的材料以使產(chǎn)品具有降解性。植物來源包括細胞壁組成的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、淀粉、多糖類及碳氫化合物；動物來源主要是蝦、螃蟹等甲殼動物。主要品種有PHB/ PCL糊化淀粉/ PCL糊化淀粉/ PHBV等。

此類降解材料原料來源豐富、可完全生物降解，而且產(chǎn)物安全無毒性，正日益受到人們重視。然而，天然高分子材料雖具有完全生物降解性。但是它的熱學、力學性能差，不能滿足工程材料的性能要求，因此目前的研究方向是通過天然高分子改性，以得到有使用價值的天然高分子降解材料。

02、生物破壞性材料

生物破壞性材料是對材料水平而言的，主要是天然高分子與通用型合成高分子通過共混或共聚而制成的降解材料，其組合方式有以下幾種：

(1) 用熔融和溶液共混的方法;

(2) 將一種高分子材料分散于另一種高分子的水溶液中，形成懸浮體系，最后制成各種復(fù)合物;

(3) 將天然高分子材料分散或溶解在可進行聚合反應(yīng)的體系中，進行均聚和共聚合反應(yīng)，使體系中的單體聚合得到含天然高分子的復(fù)合材料;

(4) 將天然高分子在適當?shù)臈l件(如酸性或堿性等)下進行適當?shù)慕到猓⑹菇到夂蟮姆肿渔湺闻c其它單體聚合反應(yīng)。從而制備具有生物降解性能的新型共聚物。下面將分述淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)以及合成高分子通過共混或共聚而制成的降解材料作一個介紹。

淀粉基材料

淀粉作為一種天然高分子化合物其來源廣泛品種繁多成本低廉。且能在各種自然環(huán)境下完全降解。最終分解為CO2和H2O，不會對環(huán)境造成任何污染，因而淀粉基降解材料成為國內(nèi)外研究開發(fā)最多的一類生物降解材料，它可以通過與其它高分子共混或者與單體共聚的方式得到淀粉基降解材料。

1973年Griffin首次獲得淀粉表面改性填充材料的專利，到80年代，一些國家以Grifn的專利為背景開發(fā)出淀粉填充型生物降解材料。填充型淀粉材料又稱生物破壞性材料，其制造工藝是在通用材料中加入一定量的淀粉和其他少量添加劑然后加工成型，淀粉含量不超過30%。填充型淀粉材料技術(shù)成熟生產(chǎn)工藝簡單，且對現(xiàn)有加工設(shè)備稍加改進即可生產(chǎn)，因此目前國內(nèi)可降解淀粉材料產(chǎn)品大多為此類型。

加拿大St.Lawrence淀粉公司研究生產(chǎn)了一種改性淀粉Ecostar母粒。可與聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氨酯共混制成生物降解材料，美國農(nóng)業(yè)部開發(fā)的淀粉基材料是將含水40% - 60%的膠化淀粉加到EAA (乙烯丙烯酸)中混合而制成農(nóng)用地膜，美國Purde大學開發(fā)淀粉接枝聚苯乙烯采用陽離子聚合反應(yīng)分子量和物性均能有效控制，其中含淀粉20%-30%的淀粉，接枝聚合物具有通常聚苯乙烯類似的性質(zhì)?？梢杂米銎孔印⒈∧さ?。我國太原工業(yè)大學劉書福等研究了馬鈴薯淀粉與聚氯乙烯的接枝共聚，江西科學院應(yīng)用化學研究所用淀粉與苯乙烯接枝共聚制成淀粉基材料，吉林大學化學系和華東理工大學對改性淀粉降解膜進行了探索。

纖維素基材料

纖維素基塑料也有兩種制備方法，一是共混，二是化學改性典型的纖維素基材料。制備方法有這么幾種：纖維素和殼聚糖的共混、纖維素與蛋白質(zhì)的共混、纖維素與其衍生物的共混、纖維素和高分子單體共聚半纖維素、木素等也可用共混以及化學改性方法制備纖維素基可降解材料，如日本京都大學用月桂酸處理木粉可制備得到淺褐色的生物降解材料。

蛋白質(zhì)基材料

蛋白質(zhì)雖然具有較好的生物降解能力，但熱性能和機械性能較差，用化學處理(包括共聚)可改善其熱性能和機械性能，但這方面的研究仍處于基礎(chǔ)研究階段。