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自然生物基高分子资料概述

原材料是人们不可或缺和发展趋势的物质条件，也是技术性发展的具体内容。现如今，高分子材料的运用早已渗入人们日常生活的各个方面。数据信息显示信息，二零一三年全世界塑料生产量超出2.8亿多吨，在其中在我国生产量超出6000万吨级，消耗量超出7000万吨。而现阶段，新兴经济体的塑料生产量和使用量仍在不断提升。因为纯天然生物基高分子材料具备传统式高分子材料不具有的翠绿色、绿色环保、原材料能再生及其可降解的特点，故有着优良的行业前景。因而，文中对纯天然生物基高分子材料市场现状，及其相对的全新不断涌现的相关商品技术性、特性和主要用途作详解，供阅读者掌握。

一、生物基高分子材料介绍

◆1．生物基高分子材料构成

现阶段，生物基高分子材料有生物基服务平台化学物质、微生物塑料、作用糖商品、木塑复合原材料等，其产品既包含生活起居中常常能看到的日常生活用品，如包装制品、一次性生活用品等，也包含科技含量高、增加值高的药品操纵释放出来原材料和骨固定不动原材料，及其人体细胞修补原材料等微生物医用材料等。关键可分成下列三大类：

(1)生物基热固性塑料高分子材料：如PLA、热固性塑料木薯淀粉、化学纤维及高分子材料等;

(2)生物基热固性塑料高分子材料：如环氧树脂胶、聚氨酯树脂、黏合剂等;

(3)生物基高分子材料改性剂：如无卤阻燃剂、增粘剂、成核剂、改性剂等。

◆2.生物基高分子材料开发设计目地和实际意义

据数据信息显示信息，近99%的高分子材料来自石油化工資源，但现如今石油化工資源正遭遇日渐匮乏的困境，且环境污染问题日益严重。假如应用生物基高分子材料取代一般塑料产品，就可以减少30%~50%的煤炭资源耗费，另外降低50%~80%二氧化碳的排污。在那样的情况下，科学研究开发设计生物降解的生物基高分子材料取代原油基高分子材料具备急切的实际意义。近年来，在世界各国政府部门和有关公司的积极主动勤奋下，生物基高分子材料获得了稳步发展。

二、纯天然生物基高分子材料归类及详细介绍

做为生物基高分子材料的关键构成之一，纯天然生物基高分子材料就是指由大自然植物体(包括小动物、绿色植物和微生物菌种等)或是其他資源共混、改性的高分子材料，具备来源于普遍、储藏量丰富多彩、原材料能再生、收购 或是溶解等特性，可是一般成形生产加工艰难。其关键类型以下：

◆1. 塑木地板高分子材料

塑木地板高分子材料关键以塑料(聚丙稀(PP)、高压聚乙烯(PE)、聚乙烯(PVC)等及他们收购 的废弃塑料)为原材料，根据加上木屑颗粒、谷壳、秸杆等废纤维材料混和成全新的木制原材料，再经挤压成型、压模、注入成形等塑料制作工艺，生产制造出的板才或铝型材。主要特点为：原材料资源化再生、商品可熔融、应用环境保护化、成本费经济发展化、收购 再生物化学。

另外，因为塑木地板兼顾塑料的耐潮防腐蚀和木料的层次感二种特点，促使它变成一种特性优质并十分经久耐用的户外装饰建材(木地板、护栏、椅凳、园林景观或水榭园林景观等);在工程建筑应用的各种模版中，木塑板模版是当今最合乎循环系统应用和环境保护规定的原材料，早已在众多关键基本建设中选用，二零一五年木塑板模版运用已超出一亿平方米。

◆2.木薯淀粉基塑料

淀粉是一种天然高分子高聚物，普遍存有于如苞米、麦子、稻米、土豆、木薯等绿色植物当中。因为其分子结构中带有很多甲基，因而木薯淀粉生物大分子间作用力很强，造成初始木薯淀粉无法熔化生产加工，并且在和别的高聚物共混生产加工中合别的高聚物的相溶性也差。但这种甲基可以产生酯化反应、醚化、热聚合、化学交联等化学变化，运用这种化学变化对木薯淀粉开展有机化学改性，降低木薯淀粉的甲基、更改其原来的构造，进而更改木薯淀粉相对的特性，把原木薯淀粉变为热塑性木薯淀粉。一般有物理学改性，酯化反应、醇解或醚化反映，化学交联反映，共混改性高分子材料，共混改性共聚物等方式。

用以户外装饰建材的塑木地板高分子材料

木薯淀粉基塑料来源于广、质优价廉、能再生，在土壤层和地理环境下可彻底、迅速溶解，无毒性、无污染、无臭味，且溶解后不容易毁坏土层构造。现阶段典型性的热塑性木薯淀粉塑料产品为塑料薄膜，它具备全透明、绵软、无毒性的特性。典型性的木薯淀粉/溶解高分子材料高分子材料为木薯淀粉/PVA铝合金。

◆3.甲基纤维素以及化合物类塑料

甲基纤维素有机化学与工业生产起源于160很多年前，是由高分子化学问世及发展趋势阶段的关键研究对象。甲基纤维素生物大分子的基环是D-果糖以β-1，4糖苷键构成的生物大分子含糖量，其有机化学构成含碳量44.44%、氢6.17%、氧49.39%，棉絮是高纯(98%)的甲基纤维素。甲基纤维素塑料做为热固性塑料塑料中更为坚韧的塑料之一，具备优良的光泽度、清晰度好、强度大、机械设备强、度规格可靠性好等特性，且具备优质的耐温性、电介电强度、耐老化及酸类等。

甲基纤维素化合物一般呈乳白色纤维、颗粒状或块状，各种各样甲基纤维素化合物是高纯甲基纤维素根据不一样方式制取的。一般有硝酸纤维素、醋酸纤维素、冰醋酸-丁酸甲基纤维素、冰醋酸-丙酸甲基纤维素、乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素等几类。

甲基纤维素塑料的制取是将如上绿色植物中甲基纤维素或是甲基纤维素的化合物这类天然高分子化学物质，根据有机化学解决，历经化学变化，添加各种各样改性剂后历经物理学改性后获得的一类热固性塑料塑料。常见的改性剂有：增粘剂、增稠剂、润滑液、填充料、添加剂、有机溶剂等。

甲基纤维素塑料能用注入、挤压、压模、注塑、机械加工制造等加工工艺生产制造。可做成轿车风档、日用品、薄膜袋、军工用钢化玻璃、生活用品、数码相机零件、录音机机壳、军用品、绝缘零件和药业日用品。

◆4.蛋白塑料

蛋白塑料是现阶段可降解原材料行业科学研究和运用更为普遍的纯天然生物基高分子材料塑料之一。现阶段，世界各国试着运用于可降解原材料层面科学研究的大豆蛋白关键有大豆蛋白粉、苞米蛋白质、麦子蛋白质、葵瓜子蛋白质等，在其中大豆蛋白粉科学研究数最多。现阶段，大豆蛋白粉降解原材料的生产加工方式有二种：一种是湿式生产加工，将要改性后的蛋白配出水溶液，流延破乳，当然晾晒或加温风干成形;另一种是干式生产加工，即改性后的黄豆蛋白与一定量的增粘剂混和匀称后，在机械设备力的作用下根据挤压、压模、注塑或注塑加工等方式并采用适合的磨具制得溶解原材料商品。成形标准关键有：成形工作压力、成形時间和成形溫度。

大豆蛋白粉是可降解原材料层面科学研究数最多的大豆蛋白

因为大豆蛋白粉分子结构碳链带有很多酰胺键(�CCO�CNH�C)，分子结构主链带有较多的吸水能力氨基酸残基(�CNH2、�CCOOH)，做成的原材料具备硬而脆、高吸水的特性，因而制取原材料时要先对原材料改性。现阶段，常见的蛋白原材料改性方式有物理学改性、有机化学改性、小分子水增塑改性、共混改性等。这种改性方式只更改蛋白质分子的高級构造或是构象，对其一级结构氨基酸序列基础无危害。改性的关键目地有两个：提升原材料的疏水性和物理性能;提升原材料的塑性变形和生产加工流通性。

现阶段，牵制可降解大豆蛋白粉塑料发展趋势的要素主要是价钱较价格昂贵，无法营销推广;原材料的溶解原理还并不是很清晰，精确的溶解时控性也有待健全;对溶解特性的评价方法都还没统一的规范。世界各国科学研究的关键关键集中化在改进制作工艺和提升原材料的物理性能上边，现有专家学者运用黄豆蛋白制取出具备优良物理性能和一定耐磨性的可降解原材料。

◆5.木质素塑料

木质素塑料是运用木制塑与环氧树脂、增粘剂、无机物填充料、相容剂、色浆等双组分开展共混生产加工制取的高分子材料。木质素归属于能再生天然高分子，在大自然中,木质素的储藏量仅次甲基纤维素，每一年生产量1500亿多吨,具备生物降解、能再生、成本低、无毒性的优势,来自造纸工业滤泥。

塑料工业生产每一年需应用很多的填充料和增效剂,与一般无机物填充料对比, 木质素较大 的优势取决于其分子结构上具备高反映特异性的官能团异构, 很便捷根据有机化学改性接好其他所必须的官能团异构，根据木质素在物理学、物理性质、工业生产生产量和塑料的商业服务运用使用价值，开发设计木质素塑料十分更有意义。普遍的木质素塑料包含木质素/PVC，木质素/脲醛树脂(PF)，木质素/聚氨酯材料(PU)，木质素/聚丙稀(PP)，木质素/高压聚乙烯(PE)等。

现阶段，木质素塑料科学研究的关键仍在扩容技术性层面, 怎样简单合理地提升木质素与环氧树脂中间的相溶性, 是木质素在塑料工业生产中规模性应用的重要;此外, 以木质素为常规根据热聚合汇聚生产制造可彻底溶解高分子材料的技术性如木质素热聚合甲基丙烯酸甲酯，及其木质素做为单个参于反映，生成脲醛树脂、聚氨酯材料、聚脂和聚酰亚胺膜等也是近些年发展趋势的网络热点。

◆6.甲壳素及化合物壳聚糖塑料

◇6.1甲壳素

甲壳素(Chitin)别名甲壳质，普遍存有于低等植物食用菌、藻类植物的体细胞，节肢动物虾、蟹、蝇蛆和虫类的机壳，贝壳类、腔肠动物(如大鱿鱼、墨斗鱼)的机壳和软骨组织，高等植物的植物细胞等，其每一年微生物生成的储量达到100亿吨~1000亿吨，是地球上仅次纤维材料的第二大自然资源。甲壳素经大自然中的甲壳素酶、溶菌酶、壳聚糖酶等的彻底降解后，参加绿色生态管理体系的碳和氮循环，对地球上生态环境保护起着关键的管控功效。

由甲壳素的化学结构剖析了解，甲壳素是大自然中唯一带正电的一种天然高分子高聚物。大自然中的甲壳素大多数一直和不溶解水的碳酸盐及蛋白紧密联系在一起。大家为了更好地获得甲壳素，通常将甲壳动物的机壳根据化学方法或微生物菌种法来制取。当今，工业生产常选用化学方法，历经强酸强碱解决，脱去钙质和蛋白，随后用强酸在加温标准下脱去乙酰基就可获得运用十分普遍的可溶甲壳素(壳聚糖)。

现阶段，世界各国常从废料的虾、蟹壳中获取甲壳素。虾蟹壳中甲壳素成分为20~30%，无机化合物(碳酸氢钙主导)成分为40%，别的有机化合物(主要是蛋白)成分为30%上下。在我国是甲壳素資源强国。单浙江沿海地区年产量海龙虾就达67万吨级，按40%废料测算能制得甲壳素一万余吨，資源发展潜力极大。甲壳素与丙烯酸乳液具备高阻隔特性，其塑料薄膜特性可做到一般塑料塑料薄膜的特性，能够降解。

◇6.2 壳聚糖塑料

壳聚糖(chitosan)是甲壳素经浓食用碱脱去乙酰基后转化成的水溶物质，别名为(1，4)-2-羟基-2-脱氨-β-D-葡聚糖。商品为乳白色，略微天然珍珠光泽度，呈透明色块状固态。壳聚糖为正离子高聚物，有机化学可靠性好，约185℃溶解，无毒性，不溶解水和烧碱溶液，能溶于盐酸、柠檬酸(如1%醋酸溶液)及弱酸性溶液。溶解稀碱转化成浓稠全透明的几丁聚糖盐胶体溶液，这时水溶液中的H 即与分子结构中的羟基融合，转化成带正电的高分子材料化学物质，可产生酰化、羧基化、甲基化、烷化、酯化反应(盐酸酯化反应)、醛亚胺化、叠氮化、成盐、水解反应、螯和、空气氧化、钛酸异丙酯、枝接与交连等反映。可根据外型(外型越白越好)、脱乙酰度(脱乙酰值越高越好)2个指标值对壳聚糖开展辨别。

壳聚糖可与其他纯天然生物基高分子材料共混到壳聚糖塑料，比如壳聚糖与甲基纤维素共混高分子材料，可用以生产制造包装制品、农用车塑料薄膜、抛秧盆等商品。壳聚糖与木薯淀粉共混高分子材料生产制造的塑料薄膜不溶解水，抗拉强度高，可用以包裝食品类。

总结

在现如今石油化工資源遭遇日渐匮乏、环境污染问题日益严重的状况下，应用生物降解的纯天然生物基高分子材料取代原油基高分子材料，既是处理电力能源取代的有效途径，也是改进生态环境保护的合理方式，因而具有实际意义。纯天然生物基高分子材料的产品研发任重而道远，这必须大伙儿共同奋斗，积极主动推动其发展趋势。

来源于：荣格

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