生物降解材料是指在適當的、可預測的自然環境條件下，能被微生物(如細菌、真菌和藻類)完全分解成低分子量化合物的材料。
中文名
完全生物降解材料
自然
轉化低分子化合物
特性
環境保護、退化
應用範圍
細菌、真菌和藻類的降解
快的
航行
1.1、生物降解材料的分類1.2、完全生物降解材料的品種和性能、生物降解材料的降解性能和評價2.1、土壤掩埋法2.2、培養皿培養箱定量法2.3、酶分析法2.4、應用放射性C14示蹤法3.65433.0000000606農業用3.1.65438
完全生物降解材料的應用及發展趨勢
摘要:完全生物降解材料可以被微生物完全分解，對環境有積極作用。介紹了完全生物降解材料的定義、分類、降解性能評價及發展趨勢。
關鍵詞:生物降解，測試，應用
人類在創造現代文明的同時，也帶來了負面影響——白色汙染。壹次性餐具、壹次性塑料制品、農用塑料薄膜回收難度大，處理方式以焚燒、掩埋為主。焚燒會產生大量有害氣體，汙染環境；掩埋時，其中的聚合物無法在短時間內被微生物分解，也汙染了環境。廢棄的塑料薄膜存在於土壤中，阻礙作物根系的發育和水分、養分的吸收，降低土壤滲透性，導致作物減產；食用廢棄的塑料薄膜後，會引起腸梗阻而死亡；丟失或遺棄在海洋中的合成纖維漁網、漁線對海洋生物造成了相當大的傷害，倡導綠色消費、加強環境保護勢在必行。面對日益枯竭的石油資源，生物降解材料順應潮流，作為高科技產品和環保產品，正成為研發熱點。
1.1，可生物降解材料的分類
生物降解材料根據其生物降解過程大致可分為兩類。壹類是完全生物降解材料，如天然高分子纖維素、合成聚己內酯等，其分解主要來源於:①微生物快速生長導致塑料結構的物理坍塌；(2)由於微生物的生化作用，酶水解或酸堿水解；③其他因素引起的自由基鏈降解。另壹類是生物降解材料，如澱粉和聚乙烯的混合物，其分解作用主要是由於添加劑的破壞和聚合物鏈的弱化，使聚合物的分子量降解到微生物可以消化的程度，最終分解成二氧化碳(CO2)和水。
生物降解材料大多是通過添加澱粉和光敏劑，與聚乙烯和聚苯乙烯混合而成。研究表明[2]，澱粉基生物降解塑料袋在不接觸陽光的情況下最終會進入垃圾場，即使有生物降解，也是以生物降解為主。經過壹定時間的測試，垃圾袋沒有明顯的降解現象，垃圾袋沒有自然損壞，甚至對袋內垃圾起到壹定的“保鮮”作用。
對於解決環境汙染，雖然含澱粉的塑料比壹次性塑料制品更有效，但由於仍使用不可生物降解的聚乙烯或聚酯材料作為原料，除了添加的澱粉外，還會殘留大量剩余的聚乙烯或聚酯，無法完全生物降解，只會被分解成碎片，無法回收，進入土壤後會使情況變得更糟，造成廢棄物處理的混亂，因此完全生物降解材料成為可降解材料的研究重點。
1.2、完全生物降解材料的品種和性能
安全的可生物降解材料包括天然高分子纖維素、合成聚己內酯、聚乙烯醇等。自然界本身具有分解、吸收、代謝天然高分子纖維素的自凈能力。在使用和丟棄後，該材料可以被天然微生物的酶降解，降解產物可以作為碳源被微生物吸收和代謝。
聚己內酯是壹種廉價的可生物降解的合成聚合物。使用的聚己內酯是環狀單體-己內酯，己內酯是通過有機金屬化合物的開環聚合制備的脂肪族聚酯。主要性能是:熔點和玻璃化轉變溫度較低，分別只有60℃-60℃，結晶溫度為22℃；其纖維強度與聚酰胺6纖維幾乎相同，拉伸強度可達70.56cN/tex以上，節點強度也在44.1cN/tex以上，濕態強度損失很小。生物降解性類似於人造纖維，其產品壹周左右降解成無法測試的薄片。
聚乙烯醇是壹種可生物降解的樹脂，所以澱粉基聚乙烯醇塑料可以完全生物降解。乙烯和改性澱粉基聚的產品具有良好的成型性、二次加工性、力學性能和優異的生物降解性。日本合成化學工業公司開發了壹種熱塑性、水溶性、可生物降解的聚乙烯醇樹脂，可熔融成型，熔點為199℃，可在214℃-230℃下擠出、吹塑、註塑成型。該產品具有優異的透明性、水溶性和耐藥性，可用於塗覆復合成型容器和包裝材料。
聚乳酸最早由日本島津公司和中紡公司聯合開發，以乳酸為主要原料聚合而成。乳酸是動物、植物和微生物中常見的天然化合物，易自然分解，其纖維性能優異，介於合成纖維和天然纖維之間。親水性優於聚酯纖維，比重低於聚酯纖維，具有優異的手感、懸垂性和外觀，回彈性好，卷曲和卷曲保持性優異，收縮率可控，強度可達62cN/tex，不受紫外線影響，可染各種染料，加工性能優異，熱粘合溫度可控，低結晶熔點高達120℃-230℃。
乳酸單體的主要特點是以兩種旋光形式存在。聚乳酸技術就是利用這種獨特的聚合物性質，通過控制D和L異構體在聚合物鏈中的比例和分布來控制產品的結晶熔點。
聚L-乳酸(PLLC)是以澱粉、糖蜜等生物資源為原料，通過發酵，再用化學方法合成的高分子材料。PLLC是壹種熱塑性材料，可塑性與聚苯乙烯和聚酯相似，結晶度和剛性相對較高，拉伸強度優異。
生物降解材料的降解性能及其評價
目前生物降解材料降解性能的測試還沒有統壹的標準，可以采用包括美國材料測試標準(ASTM)已經采用或將要采用的方法作為標準。通過生化和微生物實驗評估降解性能的主要方法如下。
2.1，土葬法
埋土方法有室外埋土法和室內埋土法兩種。微生物來源主要是土壤中的微生物群落。壹定時間後，取出樣品，測定其失重和力學性能變化，或用電子顯微鏡測定其在土壤中受微生物侵襲的情況。優點是能反映自然環境條件下的生物降解性；缺點是試驗周期長，試驗結果隨土壤性質不同而異，重復性差。
2.2.派提特培養箱的定量方法
將試驗樣品和營養瓊脂加入容器中，接種微生物進行培養，分析壹定時間後樣品的失重情況和壹些物理或化學變化。優點是降解速度快，重復性好，定量好，能在短時間內得到測試結果。缺點是不能反映自然界的實際情況。
2.3、酶分析法
向容器中加入緩沖溶液和測試樣品，讓酶作用壹定時間，分析樣品的失重情況，目測觀察黴菌的生長情況，用顯微鏡分析樣品的物理或化學性質的變化。優點是測試周期短，重復性好，定量好；缺點是不能反映自然界的實際情況。
2.4、放射性C14示蹤法
用C14標記的聚合物產品在微生物的作用下產生CO2，CO2被堿性溶液吸收。用滴定法測定CO2總量，然後用放射性衰變率法測定C14的CO2量。生成的CO2中C14的CO2百分比表明了微生物侵蝕的程度。優點是實驗結果可靠清晰。生物降解性測試可以測試樣品的生物降解性。