高分子材料的降解篇1
[关键词]生物可降解；高分子材料；研究；进展
中图分类号：tG422文献标识码：a文章编号：1009-914X（2018）20-0195-01
随着社会生活的不断进步和科技水平的提高，我国对高分子材料的研究越来越深入，高分子材料的使用范围也越来越广。高分子材料的大范围推广，一方面给人们的日常生活提供了更加方便快捷的使用材料，另一方面也带来了严重的环境污染。研究生物可降解高分子材料，将生物可降解高分子材料应用到当前的社会生活中，是构建环境友好型、资源节约型社会的基本要求，也是贯彻落实科学发展观与可持续发展观的要求，要不断探索更加科学的方法，增强对生物可降解高分子材料的研究，推动生物可降解高分子材料的发展。
一、生物可降解高分子材料的基本特点
生物可降解高分子材料比较传统的高分子材料而言，其合成和降解的过程对环境造成的污染比较小。首先，生物可降解高分子材料的降解时间要明显短于普通塑料的降解时间，可以有效降低对环境的污染。其次，生物可降解高分子材料在降解过程中不会出现有毒气体，也不会释放重金屬污染物[1]。再次，生物可降解高分子材料在焚烧的过程中不会产生对人体有害的化学物质。最后，生物可降解高分子材料的处理回收方式比较简单，可以与普通生活垃圾一起进行填埋，也可以二次加工成肥料等进行循环利用。
二、生物可降解高分子材料的降解机理
与传统高分子材料相比，生物可降解高分子材料的降解受自然环境和自然条件的影响比较大，降解过程比较简单，并且降解之后产生的物质对自然环境的伤害比较小。
（一）物理作用
高分子材料可以通过一定的物理反应进行降解，在特定的条件下，光、温度、辐射等外界条件都会对生物可降解高分子材料产生影响，使其表面特征或者机械性能发生变化。比如光敏性聚合物的降解，主要就是利用光的作用，通过对紫外线的吸收，使聚合物的分子具有一定的活性，在一定的物理作用下，使聚合物被降解[2]。
（二）化学作用
生物可降解高分子材料在降解过程中会受周围环境变化的影响，环境中水分、湿度的变化会对生物可降解高分子材料产生化学作用，使材料分子之间的分子链断裂，断裂的分子在环境的影响下重新组合，影响高分子材料的降解。
三、生物可降解高分子材料的应用
（一）生物可降解高分子材料在农业上的应用
我国是传统的农业大国，每年用于农业生产的农用地膜、农产品保鲜膜以及化肥包装袋等数量都非常大，这些都会对环境造成一定的污染。就比如传统的地膜，其回收比较困难，并且在自然环境中很难被降解，不仅污染环境，长期恶性循环，还会降低土壤的透气性。将生物可降解高分子材料应用到农业生产中，可以有效的缓解对环境的污染[3]。生物可降解高分子材料中含有甲壳素或者壳聚糖，这些物质在自然环境下很容易被降解，并且降解之后产生的物质不但不会污染环境，还能为农作物的生产提供养分，同时，能改善土壤质地，使土壤更适合农作物的生长。利用生物可降解高分子材料生产的地膜可以在土壤中自行降解，转化成有利于农作物生长的营养物质，减少对环境的污染和破坏。
（二）生物可降解高分子材料在包装材料上的应用
将生物可降解高分子材料应用到包装材料中，可以有效减少包装废品对环境造成的污染。将纤维素和其衍生物进行加工，按照不同产品的包装需求采用不同的加工工艺，可以生产制造出适合食品、洗漱用品或者其他日用品的外包装。首先纤维素的提取工艺比较简单，生产成本比较低。其次纤维素可以在自然环境下被有效降解，可以降低包装废品对环境的污染。传统的包装材料多以不容易被降解的塑料为主，制作工艺比较复杂，制作成本较高，并且废弃的包装对环境造成的污染比较严重。生物可降解高分子材料能够替代传统的包装材料，减少废弃包装对自然环境的危害。
三、结论
研究生物可降解高分子材料，是建设环境友好型和资源节约型社会的要求，也是贯彻落实科学发展观、实现长久可持续发展的重要途径，将生物可降解高分子材料广泛应用在农业和包装材料上，能够有效减少传统塑料对自然环境的污染，有利于生态环境的恢复。因此，研究和发展生物可降解高分子材料，是当前构建社会主义和谐社会、保护自然生态环境的必行之路。
参考文献
[1]曾少华，申明霞，段鹏鹏，韩永芹，王珠银.可生物降解高分子材料的研究与进展[J].粘接，2015，36（01）：72-76.
[2]梁敏，王羽，宋树鑫，刘林林，齐小晶，张玉琴，董同力嘎.生物可降解高分子材料在食品包装中的应用[J].塑料工业，2015，43（10）：1-5+18.
高分子材料的降解篇2
关键词：高分子材料；可降解；生物
中图分类号：tq464文献标识码:a
我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。
1生物可降解高分子材料概念及降解机理
生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。
生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，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摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。
2生物可降解高分子材料的类型
按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。
2.1微生物生产型
通过微生物合成的高分子物质。这类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，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici公司生产的“biopol”产品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(pet)和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物，这种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
自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。
2.4掺合型
在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。
3生物可降解高分子材料的开发
3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法
传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。
3.1.2化学合成法
模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。
3.1.3微生物发酵法
许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。
3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。
3.3酶促合成法与化学合成法结合使用
酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。
4生物可降解高分子材料的应用
目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。
参考文献
[1]侯红江,陈复生,程小丽,辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.
[2]翟美玉,彭茜.生物可降解高分子材料[j].化学与粘合,2008,(05).
高分子材料的降解篇3
针对普通合成纤维在使用中出现的自然分解周期太长等弊端，世界各国主要在防生物附着网具材料、可降解高分子网具材料和超高强纤维材料等方面进行了研究并逐步应用到渔业生产中。
1.1防生物附着网具材料
随着海洋渔业资源日渐衰退和相关“渔业协定”相继生效，我国大力发展海水养殖业（抗风浪网箱养殖，围网养殖等），但目前网箱和围网养殖面临着海洋生物附着网具现象严重的难题。国内外一些研究机构纷纷进行了防海洋生物附着网具材料的研究，根据不同海区的具体情况在原有材料中加入不同的防生物附着配方可以有效地解决海洋生物附着问题。海水中泥沙含量较大的海区，防止海洋生物附着的关键在于防止泥沙的大量附着，防生物附着剂配方抗泥性成为关键。在网具材料的制作中加入正电性水处理剂可有效吸附海水中的泥沙并使其快速沉降，也可使网具材料带有与泥沙相同的电荷，从而减少海水泥沙的附着。无机铜盐是船抗腐蚀添加剂的主要成分，同样它对网具材料抗生物附着也有同样的效果，铜离子可降低生物体中酶的活性，从而降低生物的生存代谢以达到降低生物寿命减少生物附着网具的目的。在网具材料中加入能吸收海水中氦核的有效成份，可以使网具表面富聚射线，氦核具有很强的电离作用和电离密度，对生物组织细胞有很强的杀伤作用，可有效防止生物附着。
1.2可降解高分子网具材料
生物降解高分子材料是指在一定条件下，一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料。真正的生物降解高分子是在水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而高分子主链断裂，分子量逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成二氧化碳和水。影响材料生物降解性能的因素有环境因素和材料的结构。环境因素是指水、温度、pH值和氧浓度。虽然环境因素影响材料的降解性能，但是材料的结构是决定其是否生物降解的根本因素。易降解高分子结构通常为直链、橡胶态玻璃态、脂肪族高分子，而且具有低相对分子量和良好的亲水性（含有羟基、羧基的生物降解性高分子，不仅因为其较强的亲水性，而且由于其本身的自催化作用，所以比较容易降解），此外表面粗糙也可以促进材料的降解。目前我国网具所使用的材料大都是普通合成纤维，如pa网线材料，这种材料虽然较之棉、麻等天然材料来讲有较大的强度，在吸水性方面也有很大的改观，但是其天然分解周期太长，废弃的网具丢弃在海中往往会给海洋环境带来极大的污染，同时大量的废弃网具漂浮在海上也会给我们以后的捕捞活动带来干扰。生物可降解高分子网具材料在生态渔业中的地位不言而喻，世界各国正在极力开展研究和开发工作并推广应用，前景十分广阔。但要实现大规模推广还必须解决以下几个问题：一是降低成本，目前可降解高分子网具材料是其他普通材料价格的5.~6倍；二是材料的精细化，即根据不同的作业方式调节其在降解时间和生物相容性等方面的性能；三是新颖结构的生物可降解高分子网具材料有待于进一步的研究。
1.3超高强纤维材料
70年代初美国开发了凯芙拉（Kevlar)超高强聚芳胺纤维（ppta，也就是常说的芳纶)，1979年荷兰开发了迪尼玛（Dyneema)超高分子量聚乙烯纤维（UHmwpe)，这些超高强度纤维的拉伸强度为常规聚乙烯、聚酰胺纤维的4-5倍以上，超高强度纤维还具有结节强度高和抗老化性能好等特点。相同断裂强力和结节强力下，用这些超高强纤维制成的网线比常规纤维直径减少了一半左右，从而减少了网具在水下的阻力，减少了拖网等作业过程中的能源损耗。由于超高强度纤维这些良好的渔用性能，80年代末开始，这些纤维就被广泛用于渔业，这些材料在渔业中的应用使得高效、节能、网具大型化取得突破性的进展。提高捕捞效率：如大型中层拖网采用超高分子量聚乙烯纤维后，网口周长增加了41%，由原先的1100m扩大到现在的1550m，在保持渔船拖曳功率不变的情况下，可以增大网具尺寸或者适量增大渔船拖曳速度进而提高捕捞效率。减少能耗：在捕捞作业中使用超高强纤维可以在保持断裂强度和结节强度不变的前提下，减少网具网线的直径，减少水流对网具的作用力，从而达到减少油耗的问题。据统计，在爱尔兰北海水流湍急的海域，网具使用超高分子量聚乙烯纤维后，在鳕鱼拖网作业中使用294kw的渔船能替代原先441kw-515kw的渔船作业，每天可减少近2t油耗。捕捞网具大型化：目前世界网具发展总趋向为规格大型化，使用超高强纤维恰好可以迎合这一点，采用超高强纤维可以使绳索、网线直径变细，网具的重量和体积减少，在保证起网设备动力不变的情况下可以使网具大型化，这对捕捞海洋中分布较为分散的资源十分有利。超高强纤维的使用也给网箱和围网养殖带来了福音，网线直径变细增加了网箱和围网的过滤性能，同时也有效地减少了水生生物在网线上的附着，有利于内外水体的交换和饵料的进出。网线强度的增加在加大网箱和围网的抗风浪性能的同时也防止网箱和围网外掠食鱼类破坏网箱和围网而进入网箱或围网内盗食的现象，为海洋网箱和围网养殖提供了保障。
2.高新网具材料在我国使用现状及前景
我国现代渔业起步较晚，自20世纪90年代以来我国各大水产研究所在其他渔业发达国家对高新网具材料研究的基础上对这些高新网具材料都纷纷进行了研究和试制，在防生物附着网线材料、抗污染网线材料等研究方面已经取得了一定的成果。由于这些高新网具材料成本较之以前的普通合成纤维高出很多，加上我国渔民和渔业公司对这些高新网具材料认识不足，环境保护观念不足，国家对这些材料的宣传和推广力度不够，受传统观念的制约等，这些高新网具材料并未大规模投入实际生产当中。在全世界渔业资源逐渐枯竭的现在，如何在不损伤现有渔业资源的前提下实现渔业资源的最大最高效化利用已经成为全世界关注的焦点，完成渔业的改革要先从渔具的改革开始。我国是渔业大国，渔业已经成为我国国民经济中不可缺少的一部分，完成渔具材料的改革对我国渔业的发展至关重要。实现高新网具材料在我国普及需要国家的大力推广，让人们了解这些高新材料的优点及这些材料推广的必然性，从根本上改变人们的传统观念，慢慢接受这些材料。
3.结语
高分子材料的降解篇4
随着塑料工业的快速发展，塑料产品已经广泛应用到人们的生活当中，给人类带来了许多的便利，与此同时，由于人们对其大量需求致使废弃物中的塑料越来越多，这对生态环境造成了严重的污染。因而，现在许多科学家都在寻找新的环境友好型材料。其中生物可降解高分子材料就属于环境友好型材料，这其中最受人们关注的就是聚乳酸（pLa），具有良好的生物降解性，在微生物作用下分解为二氧化碳和水，对环境不会造成危害。人们之所以选择聚乳酸作为环境友好型材料来研究，是因为聚乳酸具有强度高，透明性好，生物相容性好等优点，可以应用于很多领域，包括医用、包装、纺织等。但是由于其结晶性能差，脆性大等缺点，使其在某些性能方面存在严重的不足，这就严重限制了聚乳酸的应用[1]。为了使聚乳酸能够更好的应用到各个领域，研究者们对其进行表面改性，使其性能得到改善，能够得到更好的应用。
1.生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料是环境友好型材料中最重要的一类。它是指在一定条件下，一定的时间内，能被细菌、真菌、霉菌、藻类等微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的一类高分子材料。由于其具有无毒、生物降解及良好的生物相容性等优点，生物降解高分子被广泛应用于医药、一次性用品、农业、包装卫生等领域。按照来源的不同，可将其分为天然可降解高分子和人工合成可降解高分子两大类。
天然可降解高分子：有淀粉、纤维素、蛋白质等，这类高分子可以自然生长，并且降解后的产物没有毒性，但是这类高分子大多不具备热塑性，加工起来困难，因此不常单独使用，只能与其它高分子材料掺混使用。
人工合成可降解高分子：有聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚己二酸乙二酯等。这类聚酯的主链大多为脂肪族结构单元，通过酯键相连接，主链比较柔软，容易被自然界中微生物分解。与天然可降解高分子材料相比较，人工合成可降解高分子材料可以在合成时通过控制温度等条件得到不同结构的产物，从而对材料物理性能进行调控，并且还可以通过化学或物理的方法进行改性[2]。
在以上众多的天然可降解高分子材料和人工合成可降解高分子材料中，天然可降解高分子材料加工困难，成本高，不被人们选中，因此，人们把目光集中在了人工合成可降解高分子材料中，这其中聚乳酸具有其良好的生物相容性、生物可降解性、优异的力学强度和刚性等性能，在诸多人工合成可降解高分子材料中脱颖而出，被人们所选中。
2.聚乳酸材料
在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年来最受研究者们关注的一种。它是一种生物可降解的热塑性脂肪族聚酯，是一种无毒、无刺激性，具有良好生物相容性、强度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。合成聚乳酸的原料可以通过发酵玉米等粮食作物获得，因此它的合成是一个低能耗的过程。废弃的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解产物经光合作用后可再形成淀粉等物质，可以再次成为合成聚乳酸的原料，从而实现碳循环[3]。因此，聚乳酸是一种完全具备可持续发展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。迄今为止，学者们对聚乳酸的合成、性质、改性等方面进行了深入的研究。
2.1聚乳酸的合成
聚乳酸以微生物发酵产物-乳酸为单体进行化学合成的，由于乳酸是手性分子，所以有两种立体结构。
聚乳酸的合成方法有两种；一种是通过乳酸直接缩合；另一种是先将乳酸单体脱水环化合成丙交酯，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸[4]。
2.1.1直接缩合[4]
直接合成法采用高效脱水剂和催化剂使乳酸低聚物分子间脱水缩合成聚乳酸，是直接合成过程，但是缩聚反应是可逆反应，很难保证反应正向进行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。但是工艺简单，与开环聚合物相比具有成本优势。因此目前仍然有大量围绕直接合成法生产工艺的研究工作，而研究重点集中在高效催化剂的开发和催化工艺的优化上。目前通过直接聚合法已经可以制备具有较高分子量的聚乳酸，但与开环聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制较难。
2.1.2丙交酯开环缩合[4]
丙交酯的开环聚合是迄今为止研究较多的一种聚乳酸合成方法。这种聚合方法很容易实现，并且制得的聚乳酸分子量很大。根据其所用的催化剂不同，有阳离子开环聚合、阴离子开环聚合和配位聚合三种形式。（1）阳离子开环聚合只有在少数极强或是碳鎓离子供体时才能够引发，并且阳离子开环聚合多为本体聚合体系，反应温度高，引发剂用量大，因此这种聚合方法吸引力不高；（2）阴离子开环聚合的引发剂主要为碱金属化合物。反应速度快，活性高，可以进行溶液和本体聚合。但是这种聚合很难制备高分子量的聚乳酸；（3）配位开环聚合是目前研究最深的，也是应用最广的。反应所用的催化剂主要为过渡金属的氧化物和有机物，其特点为单体转化率高，副反应少，易于制备高分子量的聚乳酸。但是开环聚合有一个缺点，所使用的催化剂有一定的毒性，所以目前寻找生物安全性高的催化剂成为配位开环聚合研究的重要方向。
2.2聚乳酸的性质
由于乳酸单体具有旋光性，因此合成的聚乳酸具有三种立体构型：左旋聚乳酸（pLLa）、右旋聚乳酸（pDLa）和消旋聚乳酸（pDLLa）。其中pLLa和pDLLa是目前最常用，也是最容易制备的。pLLa是半结晶型聚合物，具有良好的强度和刚性，但是其缺点是抗冲击性能差，易脆性断裂。而pDLLa是无定形的透明材料，力学性能较差[5]。
虽然聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性、优异的力学强度和阻隔性，但是聚乳酸作为材料使用时有明显的不足之处；韧性较差并且极易弯曲变形，结晶度高，降解周期难以控制，热稳定性差，受热易分解，价格昂贵等。这些缺点严重限制了聚乳酸的应用与发展[6]。因此，针对聚乳酸树脂原料进行改性成为聚乳酸材料在加工和应用之前必不可少的一道工序。
2.3聚乳酸的改性
针对聚乳酸的以上缺点，研究者们对其进行了增韧改性、增强改性和耐热改性，用以改善聚乳酸的韧性和抗弯曲变形能力，提高热稳定性，进一步增强聚乳酸材料。
2.3.1增韧改性
在常温下聚乳酸是一种硬而脆的材料，在用于对材料要求高的领域，需要对其进行增韧改性。增韧改性主要分为共混和共聚两种方法。但是由于共聚法在聚乳酸的聚合过程中工艺比较复杂，并且生产成本高，因此在实际工业生产中，主要用共混法来改善聚乳酸的韧性。共混法是将两种或两种以上的聚合物进行混合，通过聚合物各组分性能的复合达到改性目的[7]。为了拓展聚乳酸材料在工程领域的用途，研究者们常采用将聚乳酸与其它高聚物共混，这样一方面能够改善聚乳酸的力学性能和成型加工性能，另一方面也为获得新型的高性能高分子共混材料提供了有效途径。
增韧改性所用的共混法工艺比较简便，成本相应低一些，在实际工业生产中更加实用。不过受到聚乳酸本身的硬质和高模量限制，共混法改性目前主要方向为增韧、调控亲水性和降解能力。
2.3.2增强改性
聚乳酸本身为线型聚合物，分子链中长支链比较少，这就使聚乳酸材料的强度在一些场合满足不了使用的要求。因此要对其进行增强改性，使其强度达到要求。目前主要采用了玻璃纤维增强、天然纤维增强、纳米复合和填充增强等技术来对聚乳酸进行改性，用以提高聚乳酸材料的力学性能[7]。
目前，植物纤维和玻璃纤维对增强聚乳酸的力学性能效果相差不大，但是植物纤维价格低廉，并且对环境友好，因而成为对聚乳酸进行增强改性的常见材料。而填充增强引入了与聚合物基体性质完全不同的无机组分并且综合性能提升明显，因此受到广泛的关注。这其中，以纳米填充最有成效，填充后可以全面提升聚乳酸的热稳定性、力学强度、气体阻隔性、阻燃性等多种性能。此外，聚乳酸具有生物相容性和可降解的特性，因此用做人体骨骼移植、骨骼连接销钉等医学材料。
2.3.3耐热改性
耐热性差是生物降解高分子材料共有的缺点。聚乳酸的熔点比较低，因此它在高温高剪切作用下易发生热降解，导致分子链断裂，分子量降低，成型制品性能下降。因此需要对聚乳酸进行耐热改性，用以提高其加工性能，通常采用严格干燥、纯化和封端基等方式提高其热稳定性[8]。目前，添加抗氧剂是提高聚合物耐热性的常用方法，除了采用添加改性或与其它树脂共混改性来提高聚乳酸耐热性，还可以通过拉伸并热定型的方法提高聚乳酸的耐热性，与此同时，还可以改善其聚乳酸复合材料韧性和强度。在纺织、包装业等领域有很好的应用。
从上述几种改性结果来看，与聚乳酸相比，改性后的聚乳酸复合材料综合性能等方面都得到了全面的提升，在医学、纺织、包装业等领域都得到了很好的应用。因此，聚乳酸复合材料得到了人们的喜爱与关注，并逐渐将人们的生活与之紧紧联系在了一起。成为国内外研究者所要研究的重点对象。
3.聚乳酸复合材料及研究进展
3.1聚乳酸复合材料
经过改性剂改性过的聚乳酸复合材料是一种新型复合材料，它是以聚乳酸为基体，在其中加入改性剂混合用各种方式复合而成的。同时它具备与聚乳酸相同的无毒、无刺激性、良好的生物相容性等性质，但是在性能方面要都优于聚乳酸。聚乳酸复合材料在柔顺性、伸长率、力学、电、热稳定性等方面都表现出了优异的性能，目前已经将其应用与医学、农业、纺织、包装业和组织工程等[9]领域，应用非常广泛。
聚乳酸复合材料可以在微生物的作用下分解为二氧化碳和水，对环境不会造成任何的危害，加上其在各个方面都具有优异的性能，可以用于各个领域。因此成为了新一代的环境友好型材料被国内外的研究者们广泛关注。目前，就聚乳酸复合材料的研究，国内外研究者们都取得了一定的成果和进展。
3.2聚乳酸复合材料研究进展
由于聚乳酸作为生物相容，可降解环境友好材料，存在着结晶速度慢、结晶度低、脆性大等缺陷，将需要与具有优异导电、导热、力学性能，生物相容性等优点的填料复合进行填充改性[10]。这个方法成为目前国内外研究的重点。对于聚乳酸复合材料的研究以下是国内外研究者的研究进展。
盛春英[1]通过溶液共混法制备了聚乳酸/碳纳米管复合物，用红外光谱和DSC研究了复合材料的等温结晶和非等温结晶性能，重点研究了Cnts的种类、管径、管长、质量分数以及聚乳酸分子量对复合物结晶性能的影响，以及等温结晶对复合材料拉伸性能的影响。
范丽园[2]将左旋聚乳酸和纳米羟基磷灰石用含有亲水基团的JmXRJ改性剂，通过溶液共混法，加强两者亲水性能和结合能力。以碳纤维为增强体，制备出碳纤维增强改性pLLa基复合材料。并分析其化学结构、结晶行为、热性能以及等温结晶时晶球变化。
张东飞等[3]人介绍了碳纳米管制备的三种方法，即石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法，并阐述了碳纳米管导热基本机理，对碳纳米管应用于复合材料热传导性能进行了研究与展望。
赵媛媛[4]采用溶液超声法，选用多壁碳纳米管作为填充物，制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，并对其进行改性研究。以碳纳米管化学修饰及百分含量的变化对其在pLLa基体中的分散性、形态、结晶行为、力学性能和水解行为的影响为主要研究对象。
张凯[5]通过对有效的碳纳米管分布对复合材料的导电性能进行研究。并重点从形态调控角度，调节碳纳米管在高分子基体中的有效分布，构建了高效的导电网络。并从晶体排斥、相态演变、隔离的角度，设计三种不同形态的导电聚乳酸/复合材料，降低了材料的导电逾渗值。
冯江涛[6]通过采用混酸处理、表面活性剂修饰和表面接枝三种方法对对碳纳米管表面进行修饰，利用溶剂蒸发法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，采用红外吸收光谱、拉曼光谱、偏光显微镜、透射电镜、扫描电镜、差示扫描量热分析仪对复合材料的表面形貌和结构进行了分析和总结。
李艳丽[7]通过混合强酸酸化与马来酸酐接枝相结合，对碳纳米管表面修饰，增强了碳纳米管与聚乳酸之间的界面相互作用，获得了碳纳米管分散均匀的聚乳酸/碳纳米管纳米复合材料。并且研究不同条件下碳纳米管对聚乳酸结晶行为的影响，发现碳纳米管对聚乳酸的结晶有明显的异相成核作用。
许孔力等[8]人通过溶液复合的方法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，并对其力学性能和电学性能进行了详细的研究，而且对复合材料的应用前景进行了展望。
李玉[9]通过将聚乳酸与具有优异导电、导热、力学性能、生物相容性的碳基纳米填料进行填充改性。考察了静电纺丝参数对聚乳酸纤维的形貌影响，并且考察了不同含量的碳纳米管对复合纤维形貌和结构的影响。此外，还对静电纺丝和溶液涂膜制备工艺对复合材料性能影响。
赵学文[10]通过将碳纳米粒子引入聚合物共混体系实现了复合材料的功能化与高性能化。并且他们提出一种基于反应性碳纳米粒子的热力学相容策略，有效的提高了不相容共混物的界面粘附力，增强了材料的力学性能，同时赋予了导电等功能。
mosabKaseem等[11]人通过热、机械、电气和流变性质对聚乳酸基质中碳纳米管的类型、纵横比、负载、分散状态和排列的依赖性。对不同性能的研究表明，碳纳米管添加剂可以提高聚乳酸复合材料的性能。
mainakmajumder等[12]人通过对聚乳酸/碳纳米管复合材料制备和表征方面的研究，
综述有关碳纳米管在聚乳酸基质中分散的有效参数。并且将聚乳酸与不同材料结合用来改变其性能。
wenjingZhang等[13]人通过溶液共混制备了一系列pLLa/碳纳米管复合材料。测试了形态，机械性能和电性能。通过研究发现随着碳纳米管含量达到其渗透阈值，pLLa/碳纳米管复合材料的体积电阻降低了十个数量级。通过光学显微镜图像显示了纳米复合材料的球晶形态，用差示扫描量热法（DSC）测量，其结果显示，随着碳纳米管含量的增加，冷结晶温度升高。
ericD等[14]人通过研究在半结晶聚合物碳纳米管复合材料中，碳纳米管被视为可以影响聚合物结晶的成核剂。但是，由于碳纳米管的复杂性。不同的手性，直径，表面官能团，使用的表面活性剂和样品制备过程可能会影响复合材料结晶。研究了半晶复合材料的结构，形态和相关应用。简要介绍聚合物中的结晶和线性成核。使用溶液结晶方法揭示了界面结构和形态。
Kandadai等[15]人通过拉曼光谱分析表明pLLa和碳纳米管之间的相互作用主要通过疏水的C-CH3官能团发生。复合材料的直流电导率随碳纳米管负载的增加而增加。导电的碳纳米管增强的生物相容性聚合物复合材料可以潜在地用作新一代植入物材料，从而刺激细胞生长和通过促进物理电信号传递来使组织再生。
从以上国内外研究者的研究进展中，可以看到，大部分的研究者都是通过溶液共混的方法制备聚乳酸复合材料，这种方法对于国内外的研究者们来说比较简便可靠。并且他们将制备好后的聚乳酸复合材料通过红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热、拉曼光谱和偏光显微镜等手段进行其结构和性能的观察和分析，发现聚乳酸复合材料的性能在各个方面都有显著的提高，并且可以应用与各个领域，应用前景非常广阔。聚乳酸复合材料作为新一代性能全面的环境友好型材料，国内外的研究者们对聚乳酸复合材料的研究还在进行着，并且对于它的发展都有很高的期待。
4.本课题的研究思路及研究内容
4.1研究思路
聚乳酸作为可降解生物材料，同时又具有生物相容性，力学性能好等优点。碳纳米管则具有良好的生物相容性，功能性等优点。将两种材料复合可以进一步改善聚乳酸结晶性能、力学性能、赋予其导电性。
对于聚乳酸/碳纳米管复合材料的制备可以通过共混法、原位聚合及静电纺丝法来制备，目前通常采用溶剂挥发法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料。通过拉曼光谱、电子能谱、扫描电子显微镜、示差扫描量热来测定其结合能、材料表面形貌以及结晶、熔融温度等方面进行观察分析。
高分子材料的降解篇5
关键词：功能高分子材料光功能电功能高吸水性树脂生态可降解
目前，功能高分子材料的研究正在不断地加强和深入。一方面，对重要的功能高分子材料继续改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，总之功能高分子材料的应用范围正在逐渐扩展，必将对人们的生产和生活产生越来越大的影响。
一、功能高分子材料的介绍以及其研究现状
1.功能高分子材料的简介
功能高分子材料是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料，通常也可简称为功能高分子，也可称为精细高分子或特种高分子。
2.功能高分子材料的研究现状
在原来高分子材料的基础上，可将功能高分子材料分为两类：一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料；另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料。
2.1高功能高分子材料
2.1.1光功能高分子材料
光功能高分子材料是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料，可制成各种透镜、棱镜、塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维、感光树脂、光固化涂料及黏合剂等。这类材料主要包括光记录材料、光导材料、光加工材料、光转换系统材料、光学用塑料、光导电用材料、光合作用材料、光显示用材料等。在光的作用下，实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料
2.1.2生物医用高分子材料
生物医用高分子材料需要满足的基本条件：除具有医疗功能外，还要强调安全性，即要对人体健康无害。不会因与体液或血液接触而发生变化；对周围组织不会引起炎症反应；不会产生遗传毒性和致癌；不会产生免疫毒性；长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能；具有良好的血液相容性；能经受必要的灭菌过程而不变形；易于加工成所需要的、复杂的形态。
2.1.3电功能高分子材料
导电高分子材料通常是指一类具有导电功能、电导率在10-6S/cm以上的聚合物材料。这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜，以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态（10-9到105S/cm）的范围里变化。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型（或本征型）导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
2.2新型功能高分子材料
2.2.1高吸水性高分子材料
高吸水性树脂是一种三维网络结构的新型功能高分子材料，它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水，自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。，此外，高吸水性树脂的保水性能极好，即使受压也不会渗水，而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等；在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。
2.2.2形状记忆功能高分子材料
形状记忆功能高分子材料自19世纪80年现热致形状记忆高分子材料，人们开始广泛关注作为功能材料的一个分支——形状记忆功能高分子材料。形状记忆功能材料的特点是形状记忆性，它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用，发生变形并被保持下来；一旦给予适当的条件（力、热、光、电、磁），就会恢复到原始状态。
2.2.3生物可降解高分子材料
生物降解高分子材料具有无毒、可生物降解及良好的生物相容性等优点，所以其应用领域非常广，市场潜力非常大。高分子的降解主要是各种生物酶的水解，其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料，生物降解高分子材料除了在包装、餐饮业、农业、医药领域的应用外，在一次性日用品、渔网具、尿布、卫生巾、化妆品、手套、鞋套、头套、桌布、园艺等多方面都存在着潜在的市场，有很好的发展前景。
二、新型高分子材料的应用
现代高分子材料是相对于传统材料如玻璃而言是后起的材料，但其发展的速度应用的广泛性却大大超越了传统材料。高分子材料不仅可以用于结构材料，也可以用于功能材料。
这些新型的高分子材料在人类的社会生活、医药卫生、工业生产和尖端技术等方方面面都有广泛的应用。在生物的医用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯（pm-ppC）的新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料；在工业污水的处理中，可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水；开发的苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂及聚酰亚胺等热固性树脂复合材料，这些材料比模量和比强度比金属还高，是国防、尖端技术等方面不可缺少的材料；同样，在药物的传递系统中应用新型的高分子材料，在包转材料中的应用，在药剂学中应用等等。
三、开发新型高分子材料的重要意义
从上世纪30年代高分子材料的出现开始到现代，世界工业科学不再只是满足与对基础高分子材料的开发研究，从90代开始，科学家们就将注意力转到了高智能的高分子材料的开发上。新型高分子材料的开发主要是集中在制造工艺的改进上，以提高产品的性能，减少环境的污染，节约资源。目前而言，合成树脂新品种、新牌号和专用树脂仍然层出不穷，以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂开发仍然是高分子材料技术开发的热点之一。在开发新聚合方法方面，着重于阴离子活性聚合、基团转移聚合和微乳液聚合的丁业化。同时，也更加重视在降低和防止高分子材料生产和使用过程中造成的环境污染。新型高分子材料的开发，不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求，更重要的是能够促进能源与资源的节约，减少环境的污染，提高生产的能力，体现现代科技的高速发展。加快高分子材料回收、再生技术的开发和推广应用，大力开展有利于保护环境的可降解高分子材料的研究开发。
四、结束语
材料是人类用来制造各种产品的物质，是人类生活和生产的物质基础，是一个国家工业发展的重要基础和标志。我国国民经济和高技术已进入高速发展时期，需要日益增多的高性能、廉价的高分子材料，环境保护则要求发展环境协调、高效益的高分子材料制备和改性新技术，实施高分子材料绿色工程。作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展，技术的进步，越来越能影响人类的生活，工业的进步。
参考文献
[1]严瑞芳.高分子形状记忆材料.材料科学技术百科全书[m].北京：中国大百科全书出版社，2008：382～383.
高分子材料的降解篇6
关键词：可降解塑料光降解生物降解光-生物降解塑料
引言
塑料这种材料已经广泛应用到国民经济各部门以及人民日常生活等各个领域。但是塑料这种材料在自然环境中难以降解，随着其用途的扩大，带来产量的增加，因此导致了严重的环境污染问题。传统的处理技术（焚烧、掩埋等）存在一定的缺陷，回收利用也存在着局限性，而且这些处理方式都不能从根本上解决问题。因此开发可降解塑料来解决废弃物难以处理的问题是一个重要的课题。
一、可降解塑料的定义
可降解塑料虽然至今在世界上没有统一的标准化定义，但是美国材料试验协会（aStm）在通过研究相关术语的标准对其定义：在特定的环境下，其化学机构发生明显变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的塑料。这个定义基本上与降解和裂化的定义相一致。
二、降解塑料的分类及降解机理
1.光降解塑料
光降解塑料包括合成型也叫共聚型、添加型两种，该种塑料在日照下会受到光氧作用并吸收光能，光能主要为紫外光能，因此而发生自由基氧化链反应以及光引发断链反应，从而降解成对环境安全无害的低分子量化合物。
其中通过共聚反应在高分子主链引入感光基因而得到光降解特性的为合成型降解塑料，这种塑料通过调节感光基因含量来控制其光降解活性。目前某些可用于包装袋、容器、农膜等范围的乙烯―Co共聚物和乙烯―乙烯酮共聚物已实现工业化。通过将光敏助剂添加到高分子材料中而制造成的为添加型高分子光降解材料，这种类型的塑料其降解原理为光敏剂会受到紫外光的诱导，将它添加到塑料中可以引发并加速塑料的光氧化。光敏剂在光的作用下可离解成为具有活性的自由基，因此该类型塑料的光降解特性是由光敏剂的种类、用量和组成决定的。
降解塑料向深层发展的一个标准是可控光降解塑料，它在具备光降解的特性的同时，还应该具备特定的光降解行为。它被要求能控制诱导期内力学性能，并保持该性能在80%以上。因此要达到这个标准就必须对光敏剂的使用有更高的要求，在光敏剂可控制光氧化曲线的同时，也要注重控制光氧化的时间。
2.生物降解塑料
在自然界中受细菌、霉菌等微生物作用而降解的塑料为微生物降解塑料，该类型塑料的种类有部分生物降解型、完全生物降解型、化学合成型、天然高分子型、掺混型、微生物合成型和转基因生物生产型。
在微生物作用下能完全分解成Co2和H2o的为最理想的生物降解塑料，通过研究可发现，酶在塑料水解、氧化的过程中发挥着极其重要的作用，是生物降解的实质。酶会导致主链断裂，从而相应的降低相对分子质量，使其失去机械性能，以便于微生物对其更容易的摄取。
生物降解必须满足三个条件，经历三个阶段。
条件为：微生物（真菌、细菌、放射菌）的存在。
拥有氧气，并要求一定的湿度，还要有无机物培养基的存在。
适宜的温度范围为20～60摄氏度，pH范围在5～8之间。
三个阶段为：
初级生物降解――在微生物作用下，塑料等化合物的分子化结构发生变化，使原材料分子的完整性被破坏。
环境容许的生物降解――原材料中的毒性可以被去除，以及人们所不希望的特性的降解作用同样可以除去。
最终生物降解――塑料通过生物降解，被同化成微生物的一部分。生物降解过程中主要的三种物理化学反应：
物理作用――微生物细胞生长在对塑料的机械破坏中起着重要作用。
化学作用――微生物在破坏中会产生某些化学物质，起到化学作用。
酶直接作用――本质为蛋白质的酶，含有20多种氨基酸，它们能降低被吸附塑料分子和氧分子的反应活化能，以此来加速塑料的生物分解。
3.光-生物降解塑料
顾名思义，这种塑料兼具生物和光双重降解功能，使得其达到完全降解的目的。光降解高分子材料有两种：淀粉型和非淀粉型，其中较为普遍的是采用高分子的天然淀粉作为生物降解助剂。这种在高分子材料中同时添加自动氧化剂、光敏剂以及生物降解助剂等作为配置方法，来达到光-生物降解的复合效果。含有多种化学物质而形成的非淀粉型光和生物降解体系已广泛应用于吹塑制成可控降解地膜，在应用过程中发现，该薄膜不仅具备保温、保湿和力学性能，还具备可控性好、诱导期稳定等优点。
目前，光-生物降解塑料处理工艺的关键是淀粉的细化很热结构水的脱除，处理设备复杂，因此产品的质量难以控制。由于其设备的投资需要的资金大，复杂的工艺以及缺少该方面的人才技术人员，导致其市场化、产业化的发展步履维艰。
总结：
近年来在国内外，可降解塑料的开发与研究已取得了一定进展，但是其技术有待进一步优化，工艺需要不断完善，市场化的推广也要加大力度，采取有效措施降低成本、拓宽用途、提高性能等。更要注意的是降解塑料在世界上没有统一的定义，也缺乏确切的评价，识别标志、产品检测没有完整的体系导致市场混乱。
从长远发展的角度看，当代人们的环保意识不断加强，降解塑料的市场化是一种必然的趋势。当前相对较成熟的是光降解塑料技术，生物降解技术由于其处在发展阶段，因此是开发的热点，光-生物降解技术则是主要开发方向之一。
参考文献：
[1]裴晓林；应用基因组改组技术选育L-乳酸高产菌株及其发酵工艺研究[D]；吉林大学；2007年.
高分子材料的降解篇7
【关键词】高分子材料合成应用绿色战略
绿色化学的概念从提出到现在一直备受关注，我国的化学研究工作中也逐渐重视绿色和环保的理念。尤其是在高分子材料的研究方面，人们更倾向于无毒的环保的生产过程。近来，高分子材料的绿色化学有了新的进展，高分子材料合成与应用中的绿色战略已经形成。
1原材料本身的无毒化
在现今的高分子化学材料的研究过程中我们逐渐引进了生物降解的技术来保证高分子化学材料本身的无毒和绿色，这也是化学研究的一大热门领域。用生物来降解高分子化学材料的方式应用较为广泛，降解的高分子材料包括了天然的有机高分子材料和合成的有机高分子材料。这种技术对淀粉、海藻酸、聚氨基酸等各种高分子的研究非常实用。目前，医药领域的许多材料多采用这种绿色无毒的形式来进行生产，达到和人体的和谐相容。
2高分子原料合成朝无毒化方向发展
高分子原料的合成也在向绿色的方向发展。在化学合成过程中，许多高分子化学材料的合成可以采用一步催化的方式来完成，转化利用率可以达到百分之一百。而且这种过程避免了使用有毒的化学催化剂，改变了传统的操作模式。例如已二酸的合成就是采用生物合成的技术，使其生产过程完全绿色化，安全可操作。传统的方法生产环氧丙烷是采用两步反应的方式，而且中间使用了氯气。这种气体带有一定的毒性会造成环境的污染。但现在，国内外已经改变了这种生产方法，采用的催化氧化的方法使原材料在制作反应的过程中完全利用，而不产生有的物质来污染环境。目前，在进行制作合成化学材料的过程中，许多都在逐步改善材料合成产生有毒废弃物的或排放物的情况，朝着绿色生态环保的方向发展。
3合成原料的绿色化
生活物质材料中有许多都是采用高分子合成的原料制造的。尤其是医用材料，这些材料在使用的过程中必须保证无毒，而且必须是生物可降解、可以为人体的免疫系统所接受的。因此，对合成原料的要求必须是绿色的、安全的。近年来，在这方面，国内外已经取得了较多的成就。
1988年在荷兰有相关学着就在研究聚乳酸类网状弹性体材料，这种材料完全采用绿色原料合成，并且可以被生物所降解。他们用赖氨酸二异氰酸醋等扩链了由肌醇、L--丙交酯等生成的星形预聚体。LDi可以称为“绿色”的二异氰酸酯扩链剂，因为LDi扩链部分最终的降解产物是乙醇、赖氨酸等，这些降解产物都是无毒的，完全可以进行生物利用。在这一聚合物生成的过程中，不仅最终的产物是环保安全的，而且其原料肌醇是人体所需的维生素之一，乳酸、6―烃基己酸等在生物医学上颇为常见，也是一些安全的、“绿色”的物质，可以说这一过程接近于“完全绿色”。1994年strey等学者在此基础上进行进一步的研究，合成了与该绿色试剂LDi聚乳酸衍生物，用高结晶性的聚乙醇酸纤维为增强材料，制备了无毒的、可生物吸收的骨科固定复合材料。
4催化剂的绿色化
在聚乳酸类材料研究过程中，虽然目前的高分子原材料和聚合物都实现了基本的绿色化、无毒化，但在这过程中大家可能会忽略一个因素，那就是催化剂的使用安全问题。例如聚乳酸化合物的生成过程中大多采用辛酸亚锡作为中间催化剂，加快化学反应的过程。但是这种催化剂由于含有锡盐成分可能会具有生理毒性，如果是人体吸收可能会造成中毒的情况。相比而言，用生物酶作催化剂就显得安全可靠。使用生物酶催化的瓶颈在于酶的种类有限问题，致使一些化学反应找不到相应的生物酶进行催化。在目前的高分子聚合物当中，虽然一些加聚反应的原子利用率可以达到100%，但是各种催化剂和添加剂的使用对安全情况造成的影响却不能忽视。尤其是在医用物品当中，必须对这些材料的安全性进行试验和考核。催化剂的绿色化道路的发展还值得我们进一步努力探索。
5合成高分子材料的安全应用
人工合成的高分子材料可能会对环境存在一定的危害，对不可利用的高分子材料的垃圾处理也得考虑到绿色无毒的问题。我们必须选择正确的方法来安全使用这些高分子材料。
对于可用生物降解的高分子合成材料可以采用填埋的方式进行处理。对于不可生物降解的高分子材料废物进行分类，主要分为可回收利用的废物和不可回收利用的废物。将可回收的高分子材料分类进行整理，实现循环利用，减少资源的浪费。对于可焚烧的高分子材料可以进行焚烧处理，还可以将垃圾焚烧过程中释放的热能加以利用。
（1）对可以再生与循环使用的环境惰性高分子材料，如pp、pe、pet、尼龙66、pmma、pS等，应尽可能地再次利用，尽可能避免使用填埋方法处理环境惰性塑料垃圾。
（2）pp、pe等聚烯烃具有很高的热值，与燃料油相当，并且具有无害化燃烧特性。因此，可以将这些高分子材料燃烧产生的巨大热能转化为电能或者其他形式的能源，避免热能污染。目前，顺利实施城市生活垃圾变电能的关键是将pVC除开，避免与pp、pe等混杂，避免造成能源回收困难而浪费能源。
（3）对pVC应合理使用。pVC的制造、加工、使用和废弃物的处理，都涉及环境问题，其中最危险的是pVC废弃物的处理。pVC的加工过程使用的添加剂非常多，使用不当就会使材料中的有毒物质渗出，应该尽量避免其与食物和医药产品的接触。pVC废弃物处理要尽可能避免使用焚烧的方式，因为这种高分子材料在焚烧的过程中会产生毒性物质，对环境造成的伤害非常大。应尽快使pVC退出包装、玩具、地膜等使用周期短的应用领域；同时，鉴于pVC具有节约天然资源、适用性广、价格低廉、难燃、血液相容性好等优点，应加强对pVC生产、加工、使用、废弃物处理等方面的研究。
6结语
高分子材料合成与应用的绿色化、无毒化、安全化会是将来高分子材料化学发展的热潮，结合高分子材料特有的实用性因素来建立高分子材料绿色战略的系统，可以使高分子材料化学朝着更加全面的、长远的绿色化道路发展。
参考文献
[1]戈明亮.高分子材料探寻绿色发展之路[J].中国化工报，2003
[2]罗水鹏.绿色高分子材料的研究进展[J].广东化工，2012
[3]石璞，戈明亮.高分子材料的绿色可持续发展[J].化工新型材料，2006
高分子材料的降解篇8
关键词：高分子材料生物质加工改性
一、生物质高分子材料pHa的概述
近年来，我国对生物可降解高分子材料进行了深入地研究和开发，尤其是聚羟基脂肪酸酯pHa颇受关注。聚羟基脂肪酸酯是细菌胞内合成的一种高分子化合物，在营养不平衡的环境下，细菌把多余的物质转换为探源和能源的储备物，同时将水溶性小分子转换为水不溶性的大分子pHa。pHa因具有某些合成塑料如聚丙烯、聚乙烯的物化特性，又具有独特的生物可降解行、光学活性、生物兼容性、气体相隔性以及压电性等被认为是可替代传统的由石油合成的、不可降解的塑料，pHa被称为新型的生物可降解塑料。
pHa结构多样，且因其自身结构变化拥有较多的新材料性能，所以应用前途比较广泛。在食品包装材料、卫生材料、纸涂层材料、光学材料、电子工程材料以及一些一次性用品，如高档包装材料、新型医学材料骨钉、骨板等方面广泛应用。
pHa由具有光学活性的R构型降级脂肪酸单体组成，是一种线性可降解聚酯，其单体组成对自身的物理性质起决定性作用，常见的pHa材料主要有以下几种：聚β-羟基丁酸酯（pHB）、聚-3-羟基丁酸-3-羟基戊酸之（pHBV）、聚-3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯（pHBHHX）、聚-3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯（p3/4HB）等。
二、聚合物的加工改性
经过高分子材料科学成熟的发展，通过共混、共聚和表面改性等手段对高分子材料进行化学改性或物理改性以此达到提高聚合物某些性能引起了人们广泛的重视。将不同的聚合物混合，或者将种类相同但相对分子质量不同的聚合物进行混合，或者把聚合物和其他物料相互混合形成新的共混聚合物，通过以上的手段都可以实现聚合物的共混改性，聚合物共混改性后不单单是改变了聚合物的性能，更是开发了新型聚合物材料的崭新功能，因此，聚合物的共混改性已经发展为当今世界高分子材料工程科学中最为活跃的领域之一。pHB作为pHa中最具代表性的生物塑料，在生活的各个领域都有着广泛的应用前景，下面以pHB为例，探究一下生物质材料的加工改性。
三、pHB的加工改性研究
1.制备聚合物
1.1制备单端枪击聚羟基丁酸酯（pHB-oH）
用甲醇打断大的pHB分子链，对pHB片段封端，从而可以制的只有一端含羟基的pHB片段（pHB-oH）。制备方法如下：氯仿作为溶剂，硫酸作为催化剂，将15gpHB溶于150ml的氯仿中，75°C回流30min后，取2.5nl浓硫酸溶于50ml甲醇中，冰浴冷却之后逐滴地滴加到上述的回流流体中，根据自己需要可以控制回流时间，至设定时间后冷却至室温，然后大量蒸馏水洗涤、分液、静置分层后弃去水层，有机层洗涤两次后，用无水硫酸镁干燥过夜，过滤，滤液使用无水甲醇沉淀，减压过滤，将产物放在40°C的真空烘箱里面干燥48小时以上，即成。
1.2制备不饱和端基低聚物
取1.5g干燥的pHB-oH放在事先干燥好的四口瓶中，加入50ml除水的二氯甲烷和0.2ml的三乙胺，30°C油浴中磁子搅拌，完全溶解后，低价溶有0.3ml的丙烯酰氯的二氯甲烷30ml，继续反应3小时，过滤沉淀，滤液使用适量饱和的碳酸氢钠洗涤两次，使用蒸馏水洗涤三次，然后用无水硫酸镁干燥过夜，过滤之后的滤液使用甲醇沉淀，减压过滤，最后产物常温真空干燥，即成。
2.运用傅里叶变换红外光谱仪对聚合物材料进行定性表征
对于已经提纯过的待测样品，将其配置成10mg/ml的氯仿溶液，然后滴3滴在KBr镜片上面，在红外灯的照射下干燥形成薄膜。之后用nicoletiR200幸好傅里叶变化红外光谱仪对其进行32次的扫描，（该仪器分辨力为1cm-1）。观察得到的红外图谱，可以确定待测物中的基因。
3.材料热学性能测试
聚合材料的热学性能测试，取少量样品，通过热失重分析仪或者示差扫描量热仪对样品温度曲线进行分析。
4.材料的力学性能测试
取少量待测样品，将其裁剪成哑铃型样条，使用Cmt4000型号微机控制电子万能试验机，移动千分尺，岑亮样条的宽度、厚度、起始标距，待位移回零之后，在室温下仪5mm/min进行拉伸，用计算机记录材料的应力-应变曲线，通过实验，得到材料弹性模量、拉伸强度以及断裂伸长率等参数。
5.pHB物理改性研究
使用增塑剂DoS，形成pHB/DoS共混体系。经实验验证，共混体系随着增塑剂DoS的含量增加，材料的拉伸强度和杨氏模量降低，断裂的伸长率不明显，当共混体系中DoS含量达到35%时，共混体系的机械性最好，但对于共混体系来说，DoS的增塑效果并不明显，因此，DoS常作为辅助增塑剂。
使用乙酰柠檬酸三丁酯（atBC）增塑pHB体系，和DoS对比，atBC增塑效果较明显，因为atBC自身的机型和分子量相对比较小，能很好的茶道pHB的链段之间，增加pHB链间的距离，减小高分子链间产生的相对滑移摩擦力，从而达到较好的增速效果。
四、结语
pHB作为生物质高分子材料pHa的一类，有其显著的缺点，pHB比较脆，但通过对pHB的加工改性，可以弥补其缺点，更好地发挥它的优势。本文通过制备共混材料、测试其热学性和力学性，选取增塑剂材料来改善pHB的热学性能，以及使用物理方法加工改性材料，上述一系列的加工改性方法表明了，我们可以通过物理的、化学的加工改性方法提高pHa类材料的综合性能，赋予pHa材料新的使用性能，使其拥有更美好的发展前景。
参考文献
高分子材料的降解篇9
组织工程的核心是建立由种子细胞和生物材料支架构成的三维空间结构复合体，生物材料是组织工程发展的关键，随着材料科学、化学和生物学的发展，各种适合细胞生长、繁殖和分化的天然和合成的可降解材料被用来制作组织工程支架。要成功构建工程化的脂肪组织，选择适当的支架材料是必不可少的。支架材料为种子细胞提供贴服场所，而且决定最终构建的脂肪组织形状，因此，支架材料的理化特性是需要考虑的非常重要的因素。本文就脂肪组织工程支架材料的研究进展做一综述。
1概述
脂肪组织工程旨在把获得的种子细胞种植在三维结构支架材料上，在合适的微环境及细胞因子的作用下，发育为成熟的脂肪组织。支架材料作为人工细胞外基质，为种子细胞提供了适合其迁移、粘附、生长、繁殖的生物学空间，促进合成新的细胞外基质成分，支持新陈代谢[1]。前脂肪细胞只有贴附于合适的支架上，才能进行分化、增殖。支架材料和人体组织直接接触，所以对其生物学特性和理化性质有较高的要求。理想的用于脂肪组织工程的支架材料应具备的条件为：①足够的机械强度和柔韧性；②良好的生物相容性；③生物活性和生物降解性；④具有适合的三维空间多孔结构；⑤能提供明确的生物学上的刺激因素，促进血管形成；⑥具有可加工性、可消毒性及抗凝血性；⑦来源充足，易于重复制作、加工成型。
2支架材料来源
目前，用于构建脂肪组织工程的支架材料包括天然和人工合成材料。常用的天然高分子生物材料主要分为多糖类和蛋白质类两大类，包括壳聚糖、藻朊酸盐、胶原蛋白、丝素蛋白、透明质酸及其衍生物等，这类材料自身包含的生物信息能够刺激细胞产生或维持各种功能，所含的一些天然结构有利于细胞的附着或保持分化，而且它们具有良好的生物相容性和化学多样性，可以促进细胞间的相互作用，降解过程受细胞控制[2]。但这类材料在大规模生产过程中，会出现质量难以控制、性能变化与结构变化不成比例等，而且来源有限，价格较为昂贵，使其应用受到一定程度限制[3]。在临床应用中，为了尽可能降低机体产生免疫反应的可能性，确保支架长期稳定，天然材料通常要在应用前进行一些预处理。人工合成材料包括pga，pla，plga，pegda（聚乙二醇二丙烯酸酯）等，机械性能良好，设计制造过程中能对材料的许多性能进行控制，易加工成不同的形状，可以被制作成凝胶、海绵、纤维网织物和纳米纤维[4]，被广泛用作生物材料。
3构建组织工程脂肪支架材料
3.1胶原蛋白：胶原蛋白是一种由三条肽链组成的纤维状蛋白质，广泛存在于细胞外基质和结缔组织中，是目前组织工程研究中最常用的天然生物材料。胶原蛋白有着良好的机械性能及生物相容性，可被胶原蛋白酶和基质金属酶生物降解[5]，免疫原性较低，细胞对其适应性强，可承载多种细胞，具有三维多孔结构，能释放生物活性因子，可促进细胞增殖和分化，促进脂肪组织形成，可塑性良好，制备方便，是一种较理想的脂肪组织工程支架材料。胶原蛋白以i、ⅱ、ⅲ型最为多见，其中i型胶原由于性能优良且含量丰富，已被广泛用于构建组织工程人工皮肤。i型胶原凝胶支架具有半固体、半液态的特点，能够相对容易地实现细胞的均匀分布，而且能够通过物理性捕获效应将大量细胞限制于其中，同时解决了细胞与材料的复合问题及接种过程中细胞的丢失问题[6]。ⅰ型胶原海绵孔隙率较高，具有较大的空间和比表面积，可以为脂肪干细胞的生长和增殖提供更为广阔的空间，孔径较适合细胞粘附生长，对脂肪干细胞的吸附率较高。将人成纤维细胞接种在天然胶原蛋白材料上，发现细胞可以在胶原海绵支架周围粘附、生长、增殖分化，随着培养时间的延长细胞长入孔隙内，分泌细胞外基质，细胞连接成片，表明这种材料对细胞有粘附作用[7]。大量研究表明胶原海绵可以支持多种细胞来源的脂肪组织生成[8]，将人及兔脂肪干细胞在ⅰ型胶原蛋白支架上进行体外培养，结果显示脂肪干细胞在支架上粘附、生长和增殖良好，表明i型胶原蛋白支架材料具有良好的细胞相容性和亲和力，有促进细胞粘附和诱导生长分化的作用。细胞-胶原蛋白复合物能形成有效的微环境网，提供丰富的血供，有利于新的脂肪组织的持续生成[9]。在体内，胶原蛋白能促进多数细胞生长、分化、增殖和代谢，支持粘附种植更多的细胞，积聚更大量的脂质。在胶原凝胶中添加短胶原纤维可以增强体内细胞的生存力和脂肪积聚。含有封装了成纤维细胞生长因子-2（fgf-2）明胶微球的胶原凝胶被证明在体内可以促进血管化的脂肪组织发育[10]。
在应用中，胶原蛋白降解产物可被细胞利用合成新的基质，不影响内环境ph值，而且可参与组织修复。另一方面，胶原蛋白降解速度过快——在体内4周后已完全降解，目前，解决这一问题的主要方法是通过干热、戊二醛或紫外辐照等方法交联，可以在调节降解速度的同时，提高其综合使用性能。此外，胶原蛋白价格较高。胶原材料由于独特的生物学特性，在烧伤、创伤、美容等领域研究中已取得了可喜成果，但作为组织工程载体材料的研究还处于起步阶段。
3.2丝素蛋白：丝素蛋白来源于天然蚕丝或蛛丝，是一种无生理活性的天然结构蛋白。结构上含有疏水区和亲水区，疏水区为高度保守的重复序列，亲水区由更复杂的序列构成[11]。丝素蛋白具有无可比拟的机械强度和柔韧性，力学性能较其他天然纤维更为优良；可被蛋白酶水解，降解速度缓慢，降解产物对周围组织有营养和修复作用；生物相容性优于传统的人工合成材料，可以支持细胞粘附、分化和组织形成[12]；免疫原性低，具有良好的透气性和透湿性，还
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能耐受较大范围的湿度和温度变化。可广泛应用于临床。在组织工程中，丝素蛋白已经被广泛应用于组织构建的支架材料。丝素蛋白三维多孔性支架材料能够支持干细胞的粘附、增殖以及在体内的分化。体外培养发现接种于丝素蛋白支架上的前脂肪细胞贴壁良好，生长增殖活跃，两周左右支架网眼充满前脂肪细胞，扫描电镜可见基质分泌。实验表明丝素蛋白对前脂肪细胞具有良好的吸附作用，并能维持前脂肪细胞的正常形态和功能。丝素蛋白用做支架材料时，无需再加工。此外，蚕丝来源丰富，价格便宜，处理简单，可以加工成多种形式的支架，并可通过遗传工程对其进行针对性改造以调节降解周期。对于组织工程应本文由收集整理用，丝素蛋白已经被证明是一种多用途的生物材料，在构建工程化的脂肪组织中，可以成为前脂肪细胞体外培养的良好天然支架。
3.3透明质酸：透明质酸（hyaluronicacid，ha）为大分子多糖，是细胞外基质的主要成分，并在多种生理活动中起重要作用，例如组织水化作用，营养物扩散和细胞分化等[13]。ha可以特异性地结合内源性受体，如cd44，rhamm，icam-1，调节细胞迁移，生长和粘附，从而参与组织生长和改造。研究表明，人类前脂肪细胞可以成功地在ha基础支架上接种和培养。此外，接种于这种支架上的人脂肪母细胞在体内能充分分化成熟为脂肪细胞。由于结构疏松，含水及多孔性因而特别适于细胞的迁移及增殖，防止细胞在迁移到位及增殖够数之前过早地进行分化[3]。然而，高度亲水性导致了力学特性不佳，加之加工处理特性较差，严重制约了ha应用于组织工程学。为了规避这些缺陷，在保留ha生物活性的前提下，可以通过交联或偶联反应，对ha进行化学修饰，主要是针对部分葡醣醛酸的羧基的酯化修饰，从而可以获得一系列的衍生物（hyaff）。不同的酯化程度可能引起不同的疏水度，孔隙尺寸的不同可能导致细胞粘附的差异性。其中，ha苯甲基酯（hyaffr11）是一种近年来发展的半合成的可吸收材料，通过酯化修饰，增强了疏水性，延长了在机体内的存在时间，可以更好地抵抗透明质酸酶的作用。通过裸鼠模型业已证实，hyaffr11海绵-人前脂肪细胞复合体在脂肪组织再生中非常有效，把人前脂肪细胞-hyaffr11复合体移植于裸鼠体内3周后，细胞密度高于胶原复合体[14]。hyaff有良好的生物降解速度，作为一种聚多糖，抗原性非常弱。体内外实验已经证实其对脂肪母细胞的增殖、分化有支持作用，且孔径为400μm的hyaff支架最合适脂肪母细胞增殖分化。由于它良好的可加工性和生物相容性，已经被广泛用于生物医学领域。ha衍生材料三维多孔支架在脂肪组织工程研究中具有广阔的前景。
3.4脂肪族聚酯材料：聚乳酸（pla）、聚羟基乙酸（pga）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（plga）为人工合成的脂肪族聚酯材料，具有良好的组织相容性、生物降解性及组织可吸收性，表面活性良好，是常用的细胞支架材料，被广泛应用于组织工程领域。pla、pga主要用于脂肪组织工程的三维网织物、支架和（或）移植物[15]。细胞种植于pga支架上，可以容易地积聚脂质。pla在体内首先降解为乳酸，最终生成二氧化碳和水。pga分子的结构特点与pla类似，但降解较快，降解产物-羟基乙酸可以通过三羧酸循环或以尿液等形式排出体外。pga通过熔融纺丝可以获得高强度的pga纤维，编织后可以得到用于组织工程的多孔支架。pga纤维具有较高的强度和模量，但是较脆，可以通过与其他分子共聚的方法降低其脆性。目前主要将pga与pla聚合，或者用羟基乙酸和乳酸的单体共聚形成聚合物plga。有时也用胶原溶胀液进行包衣处理，以提高pla或pga作为支架时对细胞的粘附水平。la和ga共聚后可以得到plga，la和ga的比例不同，聚合物的降解速率不同。近年来发现plga多孔支架具有介导脂肪组织生成的能力。patrick等[16]从sd或lewis大鼠附睾脂肪垫中分离出前脂肪细胞，在plga支架上培养后，移植入大鼠背部，5周后可见分化的脂肪细胞。源于人和鼠的脂肪细胞，加入诸如bfgf等因子后种植在plga支架上，已经被证明可诱导血管形成。李春明等[17]将兔脂肪间充质干细胞接种在plga支架上，移植于兔背部肩胛骨两侧皮下，可见细胞逐渐扩展至支架孔隙中，随着支架的降解，新的脂肪组织形成明显，伴有少量的血管长入。前述体内外的研究表明plga支架能促进种子细胞的粘附、增殖和分化，可作为构建工程化脂肪组织的支架材料。pla体内降解需要12周时间，pga体内降解需要4周时间。可以通过改变其分子量、结晶度、乳酸和羟基乙酸的比例来控制其降解性，降解速度可以从几周到几年不等。降解后的酸性产物降低了局部的ph值，会影响组织和细胞的粘附和生长，或导致细胞中毒甚至死亡。而且此类材料太过脆硬，使得患者甚感不适，其来源主要靠进口，价格昂贵。目前仅有plga等少数几种此类材料被sfda、fda批准上市。
4其他支架材料
近年来，可承载脂肪干细胞的注射凝胶在脂肪组织工程中的前景引起了人们的高度关注[13]。对于脂肪组织工程的实际应用来说，挑战在于输送必需的脂肪形成因子，如：胰岛素、胰岛素样生长因子、地塞米松等来诱导脂肪形成，藻朊酸盐已被用作可注射的细胞载体[5]，这类材料可以按期望的外形进行填充，在相关生长因子的作用下可以增殖，移植时不需开放式外科手术[18]。纤维结合素是一种有胶原结合结构域的细胞外基质蛋白，生物相容性良好，通过与整合素相互作用在细胞识别与细胞吸附中发挥效应，并且通过影响内皮细胞迁移增加血管形成，使脂肪生成增加。但还没有被用来制作三维结构支架。其他已经被开发用于脂肪组织工程的人工合成材料，包括聚乙二醇（peg）凝胶三维结构支架[19]、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯组成的网织物[15]等也初显应用前景。明胶海绵材料可生物降解，植入皮下后可被充分吸收，在脂肪组织工程中也展现出光明的前景。
5展望
高分子材料的降解篇10
关键词：聚氨酯；生物活性材料；高分子
1概述
聚氨酯生物材料因选择具有良好生物相容性和可降解性的聚酯类聚合物为软段，共价并入由二异氰酸酯和扩链剂构成的硬段[1]，赋予了材料良好力学性能，高拉伸强度和断裂伸长率，良好的耐磨损、抗曲挠性能。正是这些原料中的官能团使得聚氨酯材料的降解可以被调控。同时，改变聚酯/聚醚与二异氰酸酯酯的比列可以使它的降解时间达到数月之久，使其得以匹配细胞的生长速率，满足组织医用材料的要求。除此之外，改变扩链剂的种类能获得更多类型的聚氨酯，使其具有了更强的分子可设计，可以通过临床需要选择合适的原料进行设计、加工，性能可控范围大。另外，软硬段之间的力学不相容性，又使其具有了良好的形状记忆性能[2]。以上诸多的优良特性，使聚氨酯材料已经成为生物材料研究热点之一，广泛地应用于生物医学工程领域，如药物缓释载体材料、手术缝合线、人造皮肤、软骨组织工程、骨组织工程。面对生物体这个复杂而又敏感的环境，带有生活活性的生物材料能在使用中为细胞生长提供一个良好的生长环境，从而实现修复。因此，修复使用的材料具有生物活性是一个关键要素。但是，就目前报道聚氨酯材料都不具有生物活性，其主链上也没有可供引入生物活性分子的反应性基团，这极大的限制它的应用。
2无机成分改性聚氨酯
通常来说，实现聚氨酯材料的生物活化通常有三种设计策略。第一种是将磷酸三钙、羟基磷灰石或者其它无机陶瓷材料作为一种生物活性分子。通常用它们改性的方法便是将它们与聚氨酯材料进行共混或者是涂层。羟基磷灰石、微晶陶瓷或者磷酸三钙都有与天然骨头相似的物质，是一类重要的生物活性材料。羟基磷灰石，最为一种最重要的无机磷酸盐，在过去的几十年里已经作为一种医用材料被广泛的应用了。作为一种生物活性材料被利用，除了它有着与天然骨头相似的成分外，还能调节生物材料降解过程中的pH值达到生物降解稳定性，以诱导骨生长，防止炎症发生。这些多样的生物活性物质使得改性后的材料具有更好的细胞相容性，无机陶瓷改性的生物活性材料若是用于骨修复，还能促进骨诱导和骨的传导[3]。虽然无机磷酸盐是一种重要的生物活性材料，但是现在的技术还无法完美解决它们在应用过程中存在的问题-----无机磷酸盐与聚氨酯的相容性。这使得我们很难用它们制备出一个均一的基质，特别是当无机陶瓷的含量较高的时候，涂层和共混都很难制备出一个均一的基体材料[4]。一些研究者还发现，一些Ha/pLa的复合材料在生理环境中会快速失去它的力学性能。多数情况下Ha和聚合之间的界面会出现分离，原因有两点：（1）磷酸盐陶瓷和聚合物之间缺乏有效地粘附；（2）Ha表面上与聚合物主链连接的oH自催化降解。聚氨酯/Ha的结构与pLa/Ha相似，因此可能会出现相似的界面分离。
3可溶性生物活性分子改性聚氨酯
第二种是将可溶性的生物活性分子，如生长因子添加到生物材料中，让其在后期释放从而引发或者调控细胞的生长和分化，以达到组织修复或形成的目的。iGF在人体骨骼的正常生长与维持过程中起重要作用，呈现出Bmp和tGF-β的整合作用与骨形成扩增的效果。Bmp被认为具有早期前体骨细胞复制和成骨细胞定型的重要效应。tGF-β是具有诱导定型骨细胞复制和促进成骨细胞生产基质的潜能。pDGF（血小板衍生生长因子）能够在间充质组织中诱导未分化的细胞增殖，若与iGF，tGF-β，或Bmp共用，则可以增强骨组织的再生，但是它不能提供完整的骨生成特性。
4细胞活性成分改性聚氨酯
第三种是将细胞粘附多肽通过化学或者物理改性接入到生物材料中。研究表明胞外蛋白确实在细胞粘附和铺展于材料的过程中起着重要作用，因为细胞外基质上特定的功能域可通过整合素与细胞膜直接连接。大量的特定的细胞识别序列被辨别，最为集中序列是存在于基质分子(玻连蛋白、纤连蛋白、层连蛋白、胶原及原纤蛋白)中的(arginine-glycine-asparticacid)RGD。RGD是一种近年来被广泛用来设计生物活性聚氨酯材料的生物活性因子。通常为了连接牢固，RGD多肽通过羟基、氨基、羧基等官能团共价连接到聚合物中。
5结语