新型生物基聚合物的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展

孫瑞

（西安秦衡生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，陜西西安710075）

通過(guò)生物單體合成的一類(lèi)綠色環(huán)保聚合物就是生物基聚合物，該物質(zhì)具有擁有很多種優(yōu)點(diǎn)，能夠有效的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油化學(xué)品生產(chǎn)高分子材料。這樣不僅可以很好的節(jié)約我國(guó)的石油資源，還可以降低對(duì)環(huán)境的污染，能夠切實(shí)的改善我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，十分有利于發(fā)展我國(guó)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。所以，文章將綜述生物基聚合物的合成方法以及應(yīng)用領(lǐng)域。

1 生物基聚合物的合成方法

生物基聚合物主要是通過(guò)自然生物的可聚合單體經(jīng)合成后獲得的聚合物，根據(jù)其合成的方法，可以劃分為很多種類(lèi)，主要有脂類(lèi)、酸類(lèi)以及酚類(lèi)生物單體等。

1.1 合成生物基聚合物最常使用的單體之一就是脂類(lèi)生物單體，最為常用的就是D-葡萄糖基-1，5-內(nèi)脂以及異山梨酯等。通過(guò)對(duì)柔性1，4 一環(huán)己二醇和生物基剛性異山梨酯產(chǎn)物進(jìn)行熔融共縮聚處理后，能夠制備出性能明顯好于雙酚一A 基聚碳酸酯的共聚物。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)。聚碳酸酯的重量平均相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)隨著ISB 含量的變化而變化，具體表現(xiàn)為隨著ISB 含量的提高，其平均相對(duì)分子質(zhì)量就會(huì)逐漸降低，但是其和儲(chǔ)能模以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度卻會(huì)不斷提高。而隨著ISB 含量超過(guò)50%，共聚物的強(qiáng)度將會(huì)到達(dá)頂峰，然而其質(zhì)地卻會(huì)出現(xiàn)焦較脆的情況。但是，如果ISB 含量不足50%, 共聚物則可以獲得很好的韌性，但是卻會(huì)比較柔軟[1]。

1.2 將酸類(lèi)生物單體用于合成生物基聚合物，有著十分顯著的作用。可以通過(guò)丙基溴離子與L-谷氨酸和L-酪氨酸進(jìn)行反應(yīng)。采用含有熱引發(fā)劑以及光引發(fā)劑的烯丙基化氨基酸/S4P 混合物對(duì)其現(xiàn)開(kāi)展光固化，然后再對(duì)其進(jìn)行加熱后固化，就可以有效的獲得光、熱固化產(chǎn)物。但是，因?yàn)樵趯?duì)其進(jìn)行加熱固化之后，所獲得的產(chǎn)物將會(huì)出現(xiàn)顏色變深的現(xiàn)象，然而其固化膜卻有著光滑的表面，并呈現(xiàn)扁平狀[2]。

1.3 酚類(lèi)生物單體在合成生物基聚合物時(shí)，應(yīng)用比例也比較大，該生物單體主要指的是含有可聚合酚基的一類(lèi)生物單體。有研究人員能夠?qū)Χ∠惴友苌镞M(jìn)行制備，獲取一種新型生物基雙固化熱固性塑料。制定的主要流程為：先對(duì)自由基硫醇烯采用光誘導(dǎo)使其產(chǎn)生反應(yīng)，然后將硫醇一環(huán)氧反應(yīng)進(jìn)行激活。通過(guò)這種方法所得的材料，其力學(xué)性能以及熱力學(xué)性能都要高于傳統(tǒng)巰基法所獲得的材料，而且獲取的新材料還有著很高的Tg。同時(shí)，通過(guò)對(duì)苯二酚、呋喃苯以及間苯二酚，利用無(wú)溶劑進(jìn)行合成，能夠獲取兩種全生物基二苯并惡嗪樹(shù)脂。對(duì)其進(jìn)行研究后，我們發(fā)現(xiàn)獲得的物質(zhì)與前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)有著直接的聯(lián)系[3]。

2 生物基聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域

生物基聚合物有著十分廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括形狀記憶材料方面、涂料方面、生物材料方面、抗菌材料方面以及其他多個(gè)方面，生物基聚合物都能夠取得極其顯著的成果。

2.1 形狀記憶材料方面的應(yīng)用

將生物基聚合物用做形狀記憶材料有著很好的發(fā)展前景，因?yàn)樯锘酆衔镉兄謨?yōu)秀的形狀記憶特性，所以將其用于連續(xù)變換開(kāi)關(guān)等能夠取得令人滿(mǎn)意的效果。有研究人員就通過(guò)葵二酸、13-丙二醇以及衣康酸等作為主要原材料，制作出了一種生物基聚合物，被稱(chēng)為生物基聚癸二酸丙二醇酯，這種聚酯經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，擁有及其優(yōu)秀的形態(tài)恢復(fù)能力，并且還有很好的固定性能，還不會(huì)受到熱力學(xué)循環(huán)的影響，屬于一種十分優(yōu)秀的形狀記憶材料。并且，可以通過(guò)調(diào)節(jié)固化程度以及控制聚酯組成的方式，控制恢復(fù)速度以及開(kāi)關(guān)溫度，這就使得該生物基聚合物能夠在12～15℃的范圍內(nèi)，對(duì)開(kāi)關(guān)的溫度進(jìn)行連續(xù)變換[4]。

2.2 涂料方面的應(yīng)用

將生物基聚合物用于涂料方面也有著極其優(yōu)秀的綜合性能，同樣有著極其廣闊的發(fā)展前景。有研究人員通過(guò)降樺木素（一種能夠通過(guò)樺樹(shù)提取的物質(zhì)）與丙烯酸酯環(huán)氧大豆油進(jìn)行混合后，可以利用光固化而形成薄膜涂層。通過(guò)實(shí)踐研究后發(fā)現(xiàn)，該固化膜不僅抗拉強(qiáng)度高，還有著很好的耐磨性和硬度，其彈性模量也十分優(yōu)秀，這就使得其斷裂應(yīng)變大幅降低。

還有研究人員通過(guò)甲基丙烯酸單體（一種腰果酚衍生物），通過(guò)乳液將其與水介質(zhì)或者甲苯以十二烷基硫酸鈉為表面活性劑進(jìn)行聚合，制造出了一種腰果酚類(lèi)芳香族生物基聚合物膠乳。通過(guò)對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，能夠獲得25～75nm 之間粒徑的的穩(wěn)定膠乳，該物質(zhì)還有著單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，將其在涂料中進(jìn)行使用有著十分優(yōu)秀的作用。

同時(shí)，有研究人員發(fā)現(xiàn)將二氧化碳與氧化檸檬烯通過(guò)貝塔-二亞胺鋅一雙酰胺復(fù)合物作為聚合催化劑進(jìn)行共聚后，再使用1，5，7 一三氮雜雙環(huán)一癸烯對(duì)其進(jìn)行催化，將其與1，10-癸二醇進(jìn)行轉(zhuǎn)位反應(yīng)，可以將其制備為全生物基聚碳酸酯。利用其制作成涂料后，有著很強(qiáng)的耐丙酮性，透明度和硬度也有著很好的保證[5]。

2.3 抗菌材料方面的應(yīng)用

生物基聚合物作為抗菌性材料，也有著很好的發(fā)展前景。有研究人員就通過(guò)香草醛開(kāi)發(fā)了新型的抗菌性聚合物，這種物質(zhì)經(jīng)過(guò)抗黏附生物試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，可以對(duì)大腸桿菌、革蘭氏陽(yáng)性球菌以及金色葡萄糖菌等，產(chǎn)生很好的抑制作用。而且，還有研究通過(guò)對(duì)可降解縮醛進(jìn)行講解后，發(fā)現(xiàn)了一種生物基抗菌聚合物網(wǎng)絡(luò)，該物質(zhì)能夠持續(xù)的釋放pA，所對(duì)真菌病原體以及細(xì)菌病原體都可以產(chǎn)生極強(qiáng)的抑制作用[6]。

2.4 生物材料方面的應(yīng)用

2.4.1 生物基聚合物可以用于細(xì)胞相容性材料。有研究人員發(fā)現(xiàn)將1，4-一丁二胺、唾液酸、1，10癸二胺以及衣康酸通過(guò)融共縮聚反應(yīng)，制造出了全生物基聚酰胺(具有可調(diào)諧性質(zhì)的生物基聚合物），這種物質(zhì)有著很多種優(yōu)點(diǎn)，有效的綜合了高彈性聚酰胺、低熔點(diǎn)半晶態(tài)聚酰胺以及高韌性無(wú)定形聚酰胺等聚合物的特性。對(duì)其開(kāi)展體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有對(duì)其成纖細(xì)胞造成損害，所以將其應(yīng)用到生物材料領(lǐng)域，有著極其顯著的潛力。

2.4.2 生物基聚合物可以用于治療子宮結(jié)腸癌。有研究人員通過(guò)異山梨醇（一種從淀粉中提取的物質(zhì)）與10-十一烯酸（一種由蓖麻油所提取的物質(zhì)）經(jīng)過(guò)合成后，之后制造出了氫-d-葡糖基二乙醇-10-烯醇，將該物質(zhì)通過(guò)硫醇烯微乳液進(jìn)行聚合制備成聚硫醚酯納米粒子，可以將其應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)中。將其與1，4 一丁二硫醇以及硫醇烯微乳液經(jīng)過(guò)聚合后，能夠獲取水性聚硫醚酯顆粒。通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，將該納米粒子應(yīng)用于患有子宮結(jié)腸癌細(xì)胞的小鼠，有著極其良好的生物相容性，所以將其應(yīng)用于子宮結(jié)腸癌的治療有著十分良好的效果。

2.5 其他方面的應(yīng)用

1） 生物基聚合物在光電化學(xué)電池領(lǐng)域的應(yīng)用。有研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)2，4-亞甲基二苯基二異氰酸酯以及棕櫚仁油基單酯-一氧化氫經(jīng)過(guò)預(yù)聚反應(yīng)后，能夠獲取生物基聚氨。可以將物基聚氨作為主材料，利用碘化鋰作為導(dǎo)電材料，經(jīng)過(guò)制備后可以制作一種光電化學(xué)電池。經(jīng)過(guò)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，通過(guò)該生物基聚合物能夠有效提高電池的電導(dǎo)率。2）生物基聚合物在化學(xué)傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。將聚姜黃素丙烯酸酯與新型生物基聚姜黃素甲基丙烯酸共同使用，能夠制造出一種可以有效檢測(cè)芳香族化合物的化學(xué)傳感器。3）生物基聚合物在肥料領(lǐng)域的應(yīng)用。有研究人員利用液化刺槐木屑作為主要材料，將生物基聚氨酯作為基礎(chǔ)材料，制作出了一種聚合物包覆氮肥料，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，將其用于玉米種植中，應(yīng)用聚合物包覆氮肥料的玉米產(chǎn)量明顯高于使用尿素的玉米。

3 結(jié)語(yǔ)

生物基聚合物作為一種新型聚合物，其來(lái)源綠色環(huán)保，價(jià)格也十分低廉，能夠在自然中易于降解，在合成方面和應(yīng)用方面都有著傳統(tǒng)聚合物無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，有著十分廣闊的發(fā)展前景。所以，隨著對(duì)生物基聚合物研究的不斷深入，其作為一種可再生的生物資源，可以有效的取代傳統(tǒng)的高分子材料，切實(shí)的起到節(jié)約能源的作用。