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可降解高分子材料循環(huán)利用
可降解高分子材料循環(huán)利用
【摘 要】 雖然，我國目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前茅，但是隨之而來的是每年產(chǎn)生幾百萬噸高聚物廢舊物。
我們迫切需要對其進行生物可降解，從而減少對人類及環(huán)境的污染。
本文著重探討一下高分子材料的循環(huán)利用途徑。
【關(guān)鍵詞】 高分子材料 可降解 循環(huán)利用
1 生物可降解高分子材料的含義及降解機理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。
生物可降解的機理大致有以下三種方式：生物的細胞增長使物質(zhì)發(fā)生機械性破壞;微生物對聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。
一般認為，高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個過程進行的。
首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后，降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi)，經(jīng)過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進的物理化學(xué)過程。
到目前為止，有關(guān)生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。
除了生物可降解外，高分子材料在機體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。
生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2 生物可降解高分子材料的類型
按材料來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。
按用途分類，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。
按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1 微生物生產(chǎn)型
通過微生物合成的高分子物質(zhì)。
這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。
2.2 合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。
但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應(yīng)用。
芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應(yīng)用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。
將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3 天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙�；嗵堑裙餐熘�。
2.4 摻混型
在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。
3 生物可降解高分子材料的研發(fā)
3.1 傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)利用生物可降解高分子材料的方法主要包括：天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。
(1)天然高分子的改造法。
通過化學(xué)修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。
此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產(chǎn)量小，限制了它們的應(yīng)用。
�、诨瘜W(xué)合成法。
模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。
化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)品多，工藝復(fù)雜，成本較高。
(2)微生物發(fā)酵法。
許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。
但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難，且仍有一些副產(chǎn)品。
3.2 酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學(xué)的發(fā)展，酶在有機介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì)，并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3 酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。
4 結(jié)語
隨著高分子材料合成與加工的技術(shù)進步，生物可降解高分子材料在各行業(yè)得到廣泛、深入的應(yīng)用。
生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。
此外，加工工藝水平、配方技術(shù)以及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施也成為完美展現(xiàn)制品性能的不可或缺的因素。
我國生物可降解高分子材料工業(yè)起步較晚，發(fā)展遲緩，難以適應(yīng)目前的發(fā)展趨勢，必須借助行業(yè)發(fā)展，探索一條具有中國特色的工業(yè)之路。
在消化、吸收、仿制國外先進品種和技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對不同行業(yè)要求和特點，開發(fā)出高效、多功能、復(fù)合化、低(無)毒、低(無)污染、專用化的生物可降解高分子品種，提高規(guī)�；a(chǎn)和管理能力，改變目前行業(yè)規(guī)模小、品種少、性能老化且雷同、針對性(專用性)差、性能價格比明顯低于國外同類產(chǎn)品、創(chuàng)新能力低下、污染嚴重、無序競爭的局面，一些新型功能的生物可降解高分子材料的發(fā)展時間不長，消費量較低，卻帶來了產(chǎn)業(yè)新的突破點和增長點，豐富完善了整個體系，其高技術(shù)含量和巨大的增幅顯示了強大的生命力，創(chuàng)造一個投入產(chǎn)出比明顯高于其他化工產(chǎn)品的新產(chǎn)業(yè)。
參考文獻：
[1]侯紅江，陳復(fù)生，程小麗，辛穎.可生物降解材料降解性的研究進展[J].塑料科技.2009(03).
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