第40卷，第7期 2012年7月
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2012.07.021
工程塑料应用 ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
可生物降解塑料的降解性能研究进展
谢宝君，梁文耀，宋霜霜，罗颖，董先明
（华南农业大学理学院应用化学系，生物材料研究所，广州510642）
Vol.40,No.7 Jal.2012
摘要：介绍了可生物降解型料的降解机理及一些典型可生物降解材料的降解过程，分析了影响降解的内外固素，列举了望料降解性能的检测方法以及相关国内外检测标准等。
关键词：可生物降解塑料；生物降解性能；检测标准
中图分类号：O633；TQ321.2
文献标识码：A
文章编号：1001-3539(2012)07-0085-04
Progress in Research of Degradability of Biodegradable Plastic XieBaojun,LiangWenyao,SongShuangshuang,LuoYing,DongXianming
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( Department of Applied Chemistry, Institute of Biomaterial, College of Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou510642, China )
Abstract : The degradation mechanism of biodegradable plastic and the degradation process of typical biodegradable plastic
were introduced, The factors affecting the biodegradability including the structure of polymer and the outer environmental condition were analyzed. The test methods and related standardizations at home and abroad were enumerated.
Keywords:biodegradableplastic;biodegradability;teststandard
传统塑料由于使用量大，自身不能降解，其造成的垃圾污染严重危害到人类生存环境；而且传统塑料绝大部分是石油基聚合物，这对于日益紧张的石油能源明显不利，也不符合当今可持续发展的需求。于是，利用天然或合成的高分子为原料，制备环境友好的可生物降解塑料应运而生1]。近几年来，可生物降解塑料已经成为国内外热门研究方向，并得以推广应用，有很多可生物降解塑料的制备、表征、性能检测和降解性能测试的研究报道2-4]。笔者主要从可生物降解塑料的降解原理及降解影响因素、降解方法和降解检测标准
等方面，对可生物降解塑料的降解性能进行分析和讨论，可生物降解型料的降解机理
生物降解是指有机物被微生物侵蚀、破坏和吸收利用的过程]。一般可生物降解塑料的生物降解过程主要经历三个阶段：(1）微生物粘附于塑料表面，产生一些水溶性的中间降解产物。粘附和降解产物与塑料特性(如表面粗糙度、结品度、分子量、官能团类型等）微生物种类及外在条件（如温度、湿度）等相关。（2）微生物分泌特定的酶类（如胞外酶和胞内酶），吸附于高分子材料表面并消解聚合物链，然后通过水解和氧化等各种反应将高分子材料降解为低分子量的寡聚体、二聚体和单体等碎片。（3）这些低分子量的单体透过微生物的细胞膜进人其细胞内，并在微生物作用下将其吸收利用，最终转化为COz、水、甲烷等释放出来。不同塑料材料降解机理有些不同，笔者以最常见的聚乳酸（PLA)、聚羟基脂肪酸酯（PHA）和热塑性淀粉基材料（TPS）为例说明。
PLA的生物降解经过两个步骤（5-7]：酯键先发生水解，如存在酸或减可加速水解，同时也受到温度和温度的影响：当PLA平均分子量减小，在土壤中的微生物才开始对低分子量的乳酸低案物进行消化利用，同时产生CO，和水。PLA 的两步降解比其它材料只有微生物进攻的一步降解过程更具优势。PLA在高湿度和合适温度（55~70℃）的堆肥条件下能快速降解；但在较低温度和低湿度下，如土壤和污泥中， PLA稳定性较好。
PHA是由微生物合成的一种细胞内聚酯，可在有氧或
庆氧条件下完全降解，在海洋中也能缓慢降解。PHA在降解过程中，首先分子链被微生物分泌的酶随机内切断，然后是经历分子链末端外切断作用，导致材料的表面侵蚀和质量减少[8-"]。材料的平均分子质量和分子质量分布在酶促降解中并没发生改变，因降解仪选择性地发生在其表面，且低分子降解产物从高聚物中脱离并落解于周围的环境中。在降解的初始阶段，只有材料的无定形区域被降解吸收，进而结晶区域才开始被降解。降解的产物在有氧条件下仍然是 CO，和水。PHA对湿度并不敏感，但能被众多不同种类微生物快速降解。
·国家自然科学基金项目（51003034）广东省科技计划项目 080）(2009B010100001)
联系人：董先明，博士，教授，主要从事聚合物基复合材料的研究收稿日期：2012-04-19