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1、Vol139No15化工新型材料第39卷第5期·4·NEWCHEMICALMATERIALS2011年5月天然高分子可降解材料的研究与发展3何乐陈复生刘伯业孙倩(河南工业大学粮油食品学院,郑州450052)摘要重点介绍了几种常见的天然高分子可降解材料(纤维素、木质素、淀粉、甲壳素和壳聚糖、蛋白质)的研究进展,并对其应用前景作了展望。关键词天然高分子,生物降解,材料NewdirectionofnaturalbiodegradablepolymermaterialsHeLeChenFushengLi
2、uBoyeSunQian(CollegeofFoodScienceandTechnology,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450052)AbstractTherecentdevelopmentsofnaturalbiodegradablepolymermaterialssuchascellulose,lignin,starch,chi2tinandchitosan,proteinwerereceived,andtheprospectofapplica
3、tionofnaturalbiodegradablepolymermaterialswasfore2casted.Keywordsnaturalpolymer,biodegradation,material[3]天然高分子材料具有良好的降解性、透气性、安全性、经表1主要天然有机高分子济性,大多数都能制成完全可生物降解材料,已成为材料科学多糖(植物/海藻)多糖(动物)多糖(细菌)发展的热点方向。绿色化学的“十二项原则”之一就是利用生淀粉(直链淀甲壳素、壳聚糖透明质酸物质代替石油和煤,并且所产生的产
4、品废弃后可完全生物可粉、支链淀粉)(真菌)[1]纤维素果聚糖降解,从而进入自然界循环。在自然界中含有大量的纤维多糖类果胶黄原胶素、木质素、淀粉、甲壳素和壳聚糖、各种动植物蛋白质等天然魔芋葡甘聚糖多糖(真菌)聚氨基半乳糖高分子,可以通过改性制成可生物降解的新材料,在该领域的海藻酸钠出芽酶聚糖凝胶多糖基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法规的胞外ɑ2D葡聚鹿角莱酸吉兰多糖[2]糖压力共同作用下已孵化出这一新兴工业。胶质硬质葡聚糖葡聚糖1天然高分子可降解材料大豆、玉米蛋酪蛋白、血清胶原蛋白/
5、凝胶白、小麦麸质蛋白纤维素、淀粉、甲壳素、蛋白质等天然高分子在自然界中蛋白质类丝蛋白节肢弹性蛋白聚赖氨酸资源丰富,这类自然生长、自然分解的产物可以说是完全无粘合剂聚氨基酸聚谷氨酸毒,但是由于这些分子中大部分含有大量羟基及其他极性基弹性蛋白质聚精氨酰团,易形成分子内和分子间氢键,从而难以溶解和熔融加工;聚酯类聚羟基烷酸酯聚乳酸聚羟基丁二酸同时也缺乏优良的耐水性和柔韧性,因此现在工业用材料的脂类/表面乙酸甘油酯、种类却很少,这些缺点大大限制了其在材料领域的应用。现活性剂蜡、表面活性乳化剂在一般将其和
6、化学试剂反应,合成生物可降解高分子材料,掺剂混制成高分子合金,或对其进行改进,使其具有可加工性。解特殊高分木质素紫虫胶天然橡胶决天然高分子的溶解和熔融问题是天然高分子材料改性的关子类键,主要是如何破坏分子内和分子间氢键,使这些大分子链可[3]111纤维素可降解材料以产生移动而且易于弯曲。对于天然高分子材料的改性主要采用物理的和化学的方法,常用的方法包括衍生化法、接枝作为一种丰富的可再生资源,全球每年约产2000亿t的共聚法、物理共混等。自然界中主要的天然有机高分子如表1植物纤维素。纤维素含大量的
7、2OH基,易于形成分子内和分所示。子间氢键,纤维素结构重复单元的β2(124)聚葡萄糖酐也易于形成氢键。因而,天然纤维素材料强度高,难以被大多数有机基金项目:国家自然基金项目(20976037);国家教育部科学技术重点资助项目(205094);河南省杰出人才创新基金项目(05210005000);河南工业大学研究生教育创新计划基金(10YJS004)作者简介:何乐,男(1987-),硕士研究生,研究方向为食品资源开发与利用。联系人:陈复生,男(1963-),教授、博士、博导,研究方向为食品资源开
8、发与利用。第5期何乐等:天然高分子可降解材料的研究与发展·5·体所消化。不过,有两类纤维素材料经过结构改性而在工业量的淀粉。淀粉与其他生物降解聚合物相比,具有来源广泛、上得到了广泛应用:一类是再生纤维素,另一类是化学改性纤价格低廉、易生物降解的优点,因而在生物降解材料领域中具[4][15]维素。同时纤维素的利用还很大程度上取决于它的溶剂,有重要的地位。目前应用较多的其他溶剂体系包括:铜氨溶液、NMMO、通过接枝光敏聚合物如甲基乙烯酮和苯基乙烯酮后,淀[16]NaOH/CS2、DMAC/LiCl、
