


本文回顾了淀粉基材料的最新发展,包括基础和应用研究。为了克服纯淀粉基材料的弱点,例如天然聚合物较低的机械性能和对湿气的敏感性,在过去的二十年中开发了各种共混物和复合材料。实际上,在开发完全可生物降解的淀粉基材料时,任何添加剂的掺入都是敏感的。此外,对于食品包装应用中的任何添加剂,安全问题都是第一位的。基于这些考虑,在基于淀粉的材料中已经使用了各种天然填充剂和食用增强剂,例如天然纤维、淀粉或纤维素晶体和紫菜类。通过改性淀粉颗粒增强淀粉基质的所谓的自增强技术也已用于开发淀粉基复合材料。在开发淀粉基泡沫的过程中,已经对水的独特功能进行了系统研究,水既充当淀粉基泡沫的增塑剂又充当发泡剂。迄今为止,已经将各种常规加工技术,例如挤出、注塑、压塑、浇铸和发泡,以及一些新技术,例如反应性挤出,已经用于加工淀粉基聚合物材料。各种基于淀粉的产品已经开发并商业化。



几种细菌已经可以在工业规模上生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为生物塑料。由于PHA的不稳定性和高成本,分子量(Mw)和结构的不稳定性以及由此导致的热力学和机械性能的不稳定性等原因,PHA的商业化一直具有挑战性。PHA的高生产成本主要是与灭菌相关的复杂生物处理、碳底物向PHA产品的转化率低、微生物生长差以及下游分离的复杂性有关。为了降低PHA生产的复杂性,特地进行了针对耐污染细菌的强大微生物,特别是嗜极生物,尤其是盐单胞菌属的工程方法的开发。为了更好地生产PHA,已经成功地进行了生产,并被称为“下一代工业生物技术”(NGIB)。 多种PHA也可以通过工程细菌盐单胞菌属或假单胞菌属生产。本综述介绍了工程细菌在增强PHA生物合成和多样性方面的最新进展。



由于二氧化碳(CO2)是一种廉价、丰富、可持续和绿色的羰基资源,因此其用于生产增值化学品和聚合物材料已引起更多关注。在这项工作中,合成了一种新型的CO2路线聚脲(PUa)。聚脲的化学组成、分子结构和聚集结构已通过1 H-NMR,HMBC-NMR,DSC,TG,MALDI-TOF MS和POM证实。POM的结果表明,聚脲呈现出球状形态,表现出由许多不同明暗的同心圆形成的典型黑十字图案。此外,通过聚脲与CO2衍生的聚碳酸亚丙二醇酯(PPC-OH)的扩链反应,合成了Mn接近4.72 × 104 Da且多分散指数(PDI)为1.51–1.64的聚脲多嵌段聚碳酸亚丙酯(PUa-mb-PPCs)形状记忆聚合物。PUa-mb-PPCs具有高强度和弹性,原因在于聚脲和来自PPC的非晶区形成了结晶度。值得注意的是,在形状热机械测试中观察到了极好的形状记忆效应(SME)。本工作为合成具有多嵌段结构的CO2-共聚物提供了一种简单而可再生的方法,为从二氧化碳转化制备功能性高分子材料开辟了一条新途径。



本文使用分子量从600到20k的聚乙二醇丁二醇酯(PEG)和质量分数固定为50%的应链段,通过酯交换反应和熔融缩聚反应合成了聚(呋喃二甲酸丁二酯)基聚(醚酯)。当PEG的数均分子量Mn小于1500 g mol-1时,共聚物趋于均匀。Mn (PEG)的增加促进了微相分离的趋势。机械性能和水溶胀受Mn (PEG)、平衡吸水率和PEG晶体的影响。不含PEG晶体的样品的弹性模量在34至64 MPa之间变化,断裂伸长率超过1000%。水解降解受Mn (PEG)、降解介质和碱度的强烈影响。短PEG(<1500 g mol−1)共聚物的降解可通过离子和增加介质中的碱度来加速。对于Mn (PEG)为2 K至6 K g mol−1的共聚物,由于相对较长的PBF链段和改善的PBF晶体阻碍了酯键的水解,因此降解速度相对较慢。对于PBF50-PEG10K和20 K的共聚酯,PEG的氧化作用主导降解行为,而PBF段几乎不被破坏。这些样品在pH =12的溶液中急剧降解,这表明高碱度会破坏长的PBF片段。共聚物的独特降解行为有助于实现针对不同生物医学应用的调节水解。



将二氧化碳固定在聚合物中是构建高附加值生物可降解塑料的可行建议;由于原料是废气,这些聚合物对环境友好且节能,最终它们分解回二氧化碳。这篇综述主要介绍我们在基于CO2的共聚物方面的最新进展,特别是聚碳酸亚丙酯(PPC)方面。我们还广泛介绍了通过物理和化学改性对PPC的热和机械性能进行的改进;同时,还详细讨论了它们的实际应用,以代替常规的不可生物降解的塑料。 商用PPC已经在通用包装行业中找到了巨大的应用前景。



氨基纤维素是被氨基官能化的半合成多糖衍生物。这类生物基聚合物具有许多有趣的特性,可用在一些先进的应用中,例如潜在的抗菌活性和对各种材料明显的表面亲和力。本文中,首先描述了具有极性和高度支化取代基(2-氨基-2-(羟甲基)丙烷-1,3-二醇/ TRIS)的新型6-脱氧-6-氨基纤维素衍生物的合成。强调了通过亲核取代甲苯磺酸化的中间体进行合成的基本原理,从而为获得具有明确分子结构的材料提供了途径。获得了具有高达0.5的取代度(DS)的TRIS-官能化纤维素衍生物。产品的溶解度和流变性能显示出对pH值的强烈依赖性。由于取代基的独特结构特征,TRIS氨基纤维素衍生物具有很高的应用潜力。