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    生物可降解聚合物具有悠久的历史,并且由于许多是天然产物,因而不能准确地追踪它们具体出现和使用的时间。生物可降解聚合物的一种医用用途是肠线缝合,可追溯到至少公元100年前。第一根肠缝线是由绵羊的肠制成的,然而现代肠缝线是从牛、羊的小肠里提取的高纯度胶原制成的。
    生物可降解聚合物既有合成的也有天然的,它们之间有一些共性,所有的生物可降解聚合物在应用中性质基本上都是稳定和耐用的。从应用来讲,生物可降解聚合物在包装、医疗、农业等领域具有重要的意义。
一、 全球生物可降解聚合物市场概述
    根据最新发布的市场研究报告,到2021年,全球生物可降解聚合物市场将以21%的年复合增长率增长,同时,在2016年至2021年期间,市场金额将从24亿英镑增长至56亿英镑。
    促进该市场增长的关键因素之一是消费者对环保包装的关注度增加了。随着消费者的焦点转向了更健康的生活,对天然、环保以及绿色产品的需求也在增加。消费者行为的这种转变迫使主要的塑料制造商和包装厂商不断探索可生物降解聚合物材料应用的可能性。此外,相关政府法律法规的出台迫使供应商不得不专注于生产可生物降解聚合物材料的产品,并在出口市场中增加具有环保成分的产品。报告还显示,消费者更倾向选择环保塑料袋和环保食品包装袋。一次性产品如袋子、瓶子、瓶盖、杯子需求旺盛,其中瓶盖和吸管有望成为真正的环保产品。
    2016年,西欧占据了全球生物可降解聚合物市场的最大市场份额。这种优势是基于市场的成熟度以及该地区消费者易于接受新的生产技术和拥有更先进的意识。可降解聚合物的概念在西欧市场已经有二十多年了。此外,西欧国家的法律和政府战略通过提供补贴来促进生物基或生物可降解聚合物的使用。例如,欧洲委员会根据“欧洲2020战略”向政府提议,希望欧洲向资源节约型低碳经济转型,以实现可持续增长。
二、 全球生物可降解聚合物市场概述
    包装领域:
    长期以来,聚合物已经被用作常用的包装材料,这基于它们的几个特征,如柔软性、亮度和透明度。然而,由于它们完全不可生物降解,合成包装膜的使用量的增加导致了严重的生态问题。仅靠减少使用量不能从根本上解决问题,采用可降解聚合物材料才是可行的办法。
    在目前的各种生物可降解包装材料中,聚乳酸具有最大、最有潜力的应用市场。聚乳酸的阻气阻水性、可印刷性及透明性良好,并且其基本原料乳酸是人体固有的物质之一,对人体无毒无害,在食品包装市场上有很广阔的前景。据报告显示,自2016年至2021年,全球生物可降解聚合物在包装应用市场的年复合增长率将达到10.4%,市场金额将从24亿英镑增长至25亿英镑。
    很多大公司都看好这种新型的环保材料。可口可乐公司在盐湖城的冬奥会上使用了50万只聚乳酸塑料制成的一次性杯子,这些杯子只需40天就可在露天的环境下消失得无影无踪。日本三菱塑料公司(MitsubishiPlastics,Inc.)曾公开一种用于包装材料的聚乳酸类收缩片材的制备技术,是由生物可降解聚乳酸类聚合物为主要成分模制而成。该收缩片材可用作包装材料、饮料瓶和标签材料,其具有良好的收缩百分比和生物可降解性,且用该片材制成的标签不会在巴斯德灭菌法加热时熔化。身处TPV产业链的朋友想要深入探讨行业知识请加微信abqfeng,我们有专业的TPV交流群等着您!
    医疗领域:

    生物可降解聚合物在医疗领域中有许多的用途,特别是在组织工程和药物递送方面。
    生物可降解聚合物的药物递送系统的有利面是药物载体可以以其最大载荷将药物释放到体内某特定部位,之后降解成无毒物质,最后通过自身新陈代谢从身体中代谢出去。在这期间,聚合物缓慢地降解成更小的分子,释放出天然产物,并且有控制释放药物的能力。当聚合物降解时,药物被缓慢释放。例如,聚乳酸、己内酯,这些都是生物可降解聚合物,现已被用于递送抗癌药物。将药物封装在聚合物中并加入靶向剂来降低药物对健康细胞的毒性。
    生物可降解聚合物对组织再生工程也同样具有重要意义。配合人工材料,组织工程进行组织再生。组织工程系统的完善可以用于体外组织和细胞的生长或使用生物可降解支架在体内构建新的结构和器官。对于这些用途,显而易见,生物可降解支架是优先选择的,因为它减少免疫反应和抑制异物的风险。
    报告显示,医疗行业中,全球生物可降解聚合物在2016年至2021年期间,市场金额将从1.2亿增长至6.5亿英镑,预计2016年-2021年的年复合增长率为40.2%。由此可见,生物可降解聚合物在医用领域的应用也在不断增长,同时,对于未来生物可降解聚合物在医用领域更多的可能性方面也在不断探索。
    最新研究的Xinsorb完全可降解心脏支架标志着中国心脏冠脉介入治疗第四次革命。从机制上来说,金属支架提供的支撑,只在一开始的几个小时内(急性期)或者几周内(慢性期)有需要。坚固支架的固定内径实际上并不适合血管内径,毕竟血管是动态而有弹性的,固定内径的存在时间如果过长,可能会造成后期支架贴壁不良。血管内壁长期存在这样一个长支架,可能会阻碍将来疾病发展或者再狭窄之时需要再次行介入手术时的操作。Xinsorb完全可降解心脏支架球囊扩张,方便放置到位;天然聚合乳酸材料,可被吸收和完全代谢;厚度为160微米(原金属支架为180微米);PDLLA材料涂层,能完全被降解。此外,此支架中的雷帕霉素含量为140微克每平方毫米,目前已知80%的药物在体外实验中可在28天内释放。
农业领域:
    生物可降解聚合物材料在农业领域也有着广泛的应用,比如地膜覆盖高、低大棚,温室,青贮饲料包装袋,昆虫信息素包装材料,肥料、杀虫剂、激素和种子的包覆膜,水果套袋,移栽的育秧盆等。然而,目前在这些应用领域所使用的材料绝大部分是不可降解材料,对环境造成了一定的污染,影响了农业的可持续发展。正因如此,可重复利用和可降解材料成为可持续发展农业的一个重要指标。
    地膜具有提高农作物产量并使其收获期提前,减少除草剂和杀虫剂的使用,更好地保持土壤温度、水分及肥料等作用,因此被广泛使用。然而大量使用塑料地膜会导致许多环境问题。目前,传统的塑料地膜大多是由低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、PVC、PP、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等材料构成,其中LDPE由于其良好的力学性能和光学性能,应用最为广泛。近年来出现许多新型可降解地膜,如光降解地膜、生物降解地膜、光和生物双降解地膜、液态地膜、植物纤维素地膜等,在农业生产中得到了广泛应用,其中生物降解地膜、植物纤维地膜因能达到完全降解而受到越来越多的关注。
    为了提高种子、化肥、农药、植物生长调节剂等的使用效率,通常采用一些有机或无机材料作为基质对其进行包覆。包覆后能够改善被包覆产品与周围微生物之间的关系,并且能够加速或者减缓影响产品有效性的物理或者化学变化过程。比如,采用疏水性或亲水性的聚合物作为种子外表面包覆膜能够减少或者增加种子的吸水量,这样就能够缩短或者延长种子的发芽时间,通过调节湿度来控制种子的储存时间,并且还具有保护种子免于虫害破坏等作用。另外,包覆材料也能够作为化肥、农药、生长调节剂等农业化学品的一个载体,来控制它们发挥作用的过程。目前,常用的种子包覆材料包括树胶、海藻酸钠、乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇(PEG)、PVC、改性壳聚糖等。
三、生物可降解聚合物前景展望
    目前,生物降解聚合物的开发与应用还存在一些问题,国内外普遍承认,可降解塑料比同类现行塑料的产品价格要高许多。聚合物的降解性必然会损害产品的持久性,也会在一定程度上降低它的力学性能,从而限制生物降解聚合物的应用范围。尽管如此,随着环保法规的完善和人们环保意识的增强,生物降解聚合物市场将继续增长,尤其是在包装材料、塑料薄膜、医用材料等领域的应用。然而就目前研究的成果而言,欲使其普遍使用仍需经过较长的时间。开发低成本、具有降解时控性和高效性的生物塑料是这一领域以后研究的主要方向。
四、总结
     因其独特的性能,生物可降解聚合物材料的发展前景极为广阔,同时也为减少环境污染、为人类创造一个无污染的环境发挥巨大的作用。今后生物可降解聚合物材料的开发研究主要应针对聚合物的基本性能、成型加工性能及价格等方面有竞争性的高分子品种。对生物可降解聚合物材料的研究应主要集中在主要原料(如己内酯、乳酸、乳酸甲酯等)及高聚物的产量大、成本低的生物工艺以及新的聚合工艺和新的高分子改性技术上,加强生物可降解聚合物材料的生物降解性能、评价体系的建立和完善,进一步加强生物可降解聚合物材料在我国的工业化进程。

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