聚丁二酸丁二醇酯BS的降解研究.docx

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的降解研究
摘要
PBS（聚丁二酸丁二醇酯）由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得，树脂呈乳白色，无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全降解的生物降解性的聚酯塑料。本文简述了PBS的基本特性、降解机理和制备方法，对各种PBS基生物降解材料的特性进行了分析，介绍了PBS基生物降解材料的研究进展。

关键词
聚丁二酸丁二醇酯；PBS基生物降解材料；降解机理；聚酯塑料

ProgressofStudyonPBS-BasedBiodegradableMaterials
Abstract：PoIy（butyIenesuccinate）arepoIyesterswithoutstandingbiodegradabiIity,odorlessandtasteless.easyingtobedecompositedbynaturalkindsofmicroorganismsoranimalorplantenzyme.Thisreviewintroducedbasicproperties，degradationmechanismandpreparationmethodsofpoIy（butyIenesuccinate）asweIIasthecharacterofvariousPBS-basedbiodegradabIemateriaIs.DeveIopmenttrendsandappIicationsofPBSbasebiodegradabIemateriaIsweredescribed.

Keywords：PoIy（butyIenesuccinate）；PBS-basedbiodegradabIemateriaIs；Biodegradation

前言
可生物降解高分子材料是当前最受人注目的一类生物材料，脂肪族聚酯作为一类重要的化学合成可生物降解高分子，目前研究应用最为广泛，包括聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯以及它们的共聚物等，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是上世纪90年代初开发的一类新型生物可降解塑料，是以二元醇酸为原料通过化学工艺聚合而成的脂肪族聚酯，与其他聚酯相比，具有成本低、力学性能好(介于聚乙烯和聚丙烯之间)和加工性能优异(可在聚乙烯的加工设备上进行加工成型)等优点，它是目前研究的各种可降解高分子材料中最具有成本优势和大规模工业化条件的一种，可望在传统塑料的替代过程中发挥重要的作用。
本文主要研究脂肪族聚酯的生物降解情况，简要介绍PBS及其共聚酯的物理特性、生物降解机理、降解的影响因素、PBS的应用及发展的一些情况。
一、PBS的一些特性
表l和表2给出的Bionoie基础物性和力学性能数据表明，Bionoie与低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）的基础物性和力学性能相近，特别是从拉伸、弯曲、冲击特性等角度而言，Bionoie具有作为结构材料所应有的基本特性
表1

表2

二、降解机理研究
降解是与形成相反的一个过程，是指大分子化合物经化学反应回归到小分子化合物的过程。PBS降解的本质是聚合物中化学键的断裂，其中既包括主链中化学键的断裂又包括支链中化学键的断裂；主链结构中化学键的断裂对聚合物的降解起着决定性的作用。在PBS分子链中引入较弱的化学健或较易发生化学反应的化学键，则该键较易断裂，聚合物就较易于降解。反之，则难以降解。
PBS在微生物的作用下可发生降解。
微生物首先侵蚀聚酯的表面，然后由微生物分泌的酶对聚酯中的酯键发生作用使其水解，其反应机理如下：

PBS的生物降解影响因素
高分子量的PBS聚合物端基数目少，而由微生物参与的聚合物降解主要是由端基开始的，所以高分子量的聚酯降解速率相对较低。
PBS形态对降解速率有较大的影响，降解速率为：PBS粉末>PBS片>PBS颗粒。PBS的比表面积越大，单位面积上其分子链与酶作用的位点也就越多。有较大比表面积的PBS粉末表现出更快的降解速率。
脂肪族共聚酯的影响：PBSA(聚丁二酸／己二酸一丁二醇酯)，PBSA比PBS降解速率快的原因与PBSA的熔点下降和结晶度的降低有关。熔点下降，分子间作用力变小，微生物容易攻击并切断分子链，所以降解性能提高；由于降解首先发生在非晶区，所以，结晶度降低，降解速度加快。
芳香族共聚酯的影响：由于苯环结构的存在，共轭体系的加大，芳香族聚酯中酰基碳的空间阻力增大、正性下降，使芳香族聚酯发生水解、生物降解等反应的速度下降，所以，芳香族聚酯是聚酯家族中降解速度最慢的一类。对PBS基芳香族共聚酯而言，在芳香二元酸含量较低时，结晶度起主要作用，随着芳香二元酸含量的增加，结晶度降低，生物降解性提高；当芳香二元酸的含量增大到一定程度时，芳香二