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第一部分 生物降解聚合物的分类和发展第1章 生物降解聚合物材料的分类2

1.1 前言2

1.2 天然生物降解聚合物3

1.2.1 多糖聚合物3

1.2.2 蛋白质9

1.2.3 脂质10

1.2.4 微生物合成聚酯11

1.2.5 生物衍生单体合成聚酯12

1.2.6 混合天然聚合物材料14

1.3 源于石油化工原料制备的生物降解聚合物14

1.3.1 脂肪聚酯15

1.3.2 芳香聚酯17

1.3.3 聚乙烯醇18

1.3.4 改性聚烯烃18

1.4 总结19

1.5 参考文献20

第2章 聚羟基烷酸酯23

2.1 前言23

2.1.1 聚羟基烷酸酯的结构23

2.1.2 聚羟基烷酸酯生产细菌的筛选25

2.1.3 聚羟基烷酸酯的生物降解性能27

2.2 聚羟基烷酸酯的力学性能和热性能27

2.2.1 聚羟基烷酸酯的力学性能28

2.2.2 二维傅里叶变换红外校正光谱在PHA研究中的应用29

2.2.3 聚羟基烷酸酯的熔融和结晶过程29

2.3 微生物聚羟基烷酸酯的生产工艺和规模30

2.3.1 微生物聚羟基烷丁酸酯（PHB）和聚羟基丁酸酯共羟基戊酸酯（PHBV）的生产30

2.3.2 微生物聚羟基丁酸酯共羟基己酸酯（PHBHHx）的生产32

2.3.3 微生物中等链长度的聚羟基烷酸酯（mclPHA）的生产34

2.4 聚羟基烷酸酯的应用34

2.4.1 生物降解包装材料34

2.4.2 生物植入材料35

2.5 聚羟基烷酸酯的前景展望36

2.6 参考文献36

第3章 氧化生物降解聚烯烃42

3.1 前言42

3.1.1 氧化生物降解塑料的特征描述42

3.1.2 氧化生物降解聚烯烃塑料的定义42

3.2 聚烯烃的过氧化反应43

3.2.1 基元化学反应43

3.2.2 化学添加剂44

3.3 聚烯烃使用寿命的控制45

3.3.1 长期使用寿命控制45

3.3.2 短期使用寿命控制45

3.4 聚烯烃的氧化降解46

3.5 聚烯烃的需氧生物降解48

3.6 氧化生物降解聚烯烃的应用48

3.6.1 含酮共聚物49

3.6.2 Scott/Gilead技术49

3.6.3 EPI技术50

3.7 聚烯烃材料的环境影响50

3.7.1 掩埋处理50

3.7.2 堆肥处理51

3.7.3 丢弃处理52

3.8 氧化生物降解聚烯烃的前景展望53

3.8.1 聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）塑料的应用53

3.8.2 厌氧环境中的生物降解54

3.9 参考文献54

第4章 开环聚合合成脂肪聚酯的最新进展57

4.1 前言57

4.2 开环聚合合成脂肪聚酯57

4.2.1 脂肪聚酯57

4.2.2 逐步聚合合成脂肪聚酯58

4.2.3 开环聚合合成脂肪聚酯58

4.3 反应型挤出工艺63

4.4 超临界二氧化碳介质中的内酯和交酯的开环聚合以及脂肪聚酯的加工66

4.4.1 内酯或交酯在超临界二氧化碳中的开环聚合66

4.4.2 超临界二氧化碳中脂肪聚酯的加工工艺70

4.5 脂肪聚酯的前景展望72

4.6 参考文献73

第5章 生物降解聚酯酰胺78

5.1 前言78

5.2 聚酯酰胺的合成78

5.2.1 单体的合成78

5.2.2 聚合物的合成80

5.2.3 聚合物的降解过程88

5.3 聚酯肽91

5.3.1 单体的合成92

5.3.2 聚合物的合成93

5.3.3 聚合物的降解过程97

5.4 总结98

5.5 附加信息98

5.6 参考文献98

第6章 热塑性淀粉生物降解聚合物105

6.1 前言105

6.2 淀粉的性能107

6.2.1 淀粉的种类107

6.2.2 淀粉颗粒的多样性108

6.2.3 淀粉的大分子结构108

6.2.4 淀粉的结晶性109

6.2.5 淀粉的织态结构110

6.3 热塑性淀粉及其共混物111

6.4 改性热塑性淀粉聚合物114

6.5 热塑性淀粉聚合物的商业化产品115

6.6 超越传统聚合物应用领域的热塑性淀粉聚合物116

6.7 热塑性淀粉聚合物的前景展望117

6.8 附加信息117

6.9 参考文献118

第二部分 生物降解聚合物的生产原料第7章 多糖生物降解聚合物124

7.1 前言124

7.2 由单糖和二糖制备的生物降解聚合物125

7.2.1 简介125

7.2.2 生物降解商业塑料127

7.3 由合成多糖制备的生物降解聚合物130

7.3.1 简介130

7.3.2 合成多糖的应用132

7.4 来源于天然多糖的生物降解聚合物133

7.5 由半纤维素制备的生物降解聚合物的前景展望135

7.6 参考文献138

第8章 天然纤维增强生物降解聚合物复合材料143

8.1 前言143

8.2 聚合物增强用天然纤维144

8.3 天然纤维增强聚羟基烷酸酯复合材料144

8.3.1 天然纤维增强聚羟基烷酸酯复合材料的力学性能145

8.3.2 天然纤维增强聚羟基烷酸酯复合材料的生物降解性能148

8.3.3 天然纤维增强聚羟基烷酸酯复合材料的加工工艺148

8.3.4 天然纤维增强聚羟基烷酸酯复合材料的其他性能149

8.4 天然纤维增强聚乳酸复合材料149

8.4.1 天然纤维增强聚乳酸复合材料的力学性能150

8.4.2 天然纤维增强聚乳酸复合材料的生物降解性能151

8.4.3 天然纤维增强聚乳酸复合材料的加工工艺151

8.4.4 天然纤维增强聚乳酸复合材料的其他性能152

8.5 天然纤维增强淀粉复合材料152

8.5.1 天然纤维增强淀粉复合材料的力学性能153

8.5.2 天然纤维增强淀粉复合材料的生物降解性能155

8.5.3 天然纤维增强淀粉复合材料的加工工艺156

8.5.4 天然纤维增强淀粉复合材料的其他性能156

8.6 天然纤维增强豆脂复合材料156

8.7 天然纤维与合成生物降解聚合物结合制备的复合材料157

8.8 天然纤维增强生物降解聚合物复合材料的商业化前景展望158

8.9 总结159

8.10 附加信息159

8.11 参考文献160

第9章 基于可再生林产资源的生物降解聚合物164

9.1 可再生和增值工业原料木质纤维素生物群制备生物降解聚合物164

9.1.1 林产生物群——未被充分利用的大量可再生资源164

9.1.2 石油基聚合物的绿色取代物166

9.2 纤维素生物降解聚合物合成中的平台化学物质166

9.2.1 纤维素的结构及其衍生物166

9.2.2 纤维素聚合物的生物降解性能167

9.3 半纤维素生物降解聚合物原料及其应用168

9.3.1 木质林产物中半纤维素成分的组成168

9.3.2 半纤维素发酵前的预处理170

9.3.3 微生物法合成生物降解聚羟基烷酸酯的研究历史172

9.3.4 聚羟基烷酸酯的物理性能与化学性能173

9.3.5 聚羟基烷酸酯的生物降解性能174

9.3.6 基于林产原料的聚羟基烷酸酯的研究历史与经济价值175

9.3.7 基于林产资源的微生物合成聚羟基烷酸酯176

9.4 补充材料181

9.4.1 文献和综述资料181

9.4.2 聚羟基烷酸酯和林产资源相关的网站和链接182

9.4.3 基于可再生基质的聚羟基烷酸酯聚合物产品的其他问题182

9.5 总结183

9.6 参考文献183

第10章 聚乳酸生物降解塑料188

10.1 前言188

10.2 聚乳酸的性能189

10.2.1 聚乳酸的流变性能189

10.2.2 聚乳酸的热性能191

10.2.3 聚乳酸的力学性能194

10.3 基于聚乳酸的混合物196

10.3.1 聚乳酸与其他聚合物的混溶性196

10.3.2 聚乳酸的填料198

10.3.3 聚乳酸与淀粉的共混物199

10.4 聚乳酸生物塑料的塑化203

10.5 聚乳酸的老化和生物降解过程207

10.6 聚乳酸生物降解塑料的应用211

10.7 参考文献212

第11章 生物降解蛋白质纳米颗粒复合材料219

11.1 前言219

11.1.1 天然生物降解聚合物219

11.1.2 纳米复合材料220

11.1.3 生物降解纳米复合材料221

11.2 粘土的超声分层222

11.3 蛋白质纳米复合粒子的挤出加工工艺225

11.4 蛋白质纳米复合粒子的微观结构和力学性能226

11.5 总结231

11.6 参考文献232

第三部分 生物降解聚合物材料的性能和降解机理第12章 环境友好性生物降解塑料的标准规定236

12.1 标准的重要性236

12.1.1 光化学不稳定性（光降解性）聚合物236

12.1.2 增强氧化性聚合物237

12.1.3 淀粉填充聚乙烯复合材料237

12.1.4 标准与规定238

12.2 生物聚合物238

12.3 塑料的回收利用239

12.3.1 回收标准239

12.3.2 生物活性环境中的回收利用239

12.4 聚合物的生物降解机理240

12.4.1 水合生物降解241

12.4.2 氧化生物降解241

12.5 实验室研究243

12.6 生物降解塑料的相关标准与规定243

12.6.1 相关标准243

12.6.2 矿化测试工艺246

12.6.3 生物降解塑料在土壤中的降解247

12.6.4 模拟风化工艺247

12.6.5 氧化塑料在土壤中的矿化247

12.7 生物降解材料的过去与未来248

12.8 参考文献250

第13章 生物降解聚合物的材料性能254

13.1 前言254

13.2 生物降解过程254

13.3 天然聚合物257

13.4 微生物聚酯258

13.5 合成聚酯259

13.6 聚乳酸260

13.7 聚羟基乙酸260

13.8 聚己内酯261

13.9 聚琥珀酸酯261

13.10 脂肪-芳香共聚酯261

13.11 聚原酸酯262

13.12 聚酸酐262

13.13 聚碳酸酯和聚亚胺碳酸酯262

13.14 共混物263

13.15 水溶性聚合物263

13.16 生物降解聚合物未来的发展趋势264

13.17 参考文献266

第14章 生物降解机理270

14.1 前言270

14.2 生物降解机理271

14.2.1 聚合物链的断裂272

14.2.2 塑料的降解位点272

14.2.3 水解降解机理272

14.2.4 混合降解机理273

14.3 天然聚合物的生物降解机理273

14.3.1 天然橡胶和反式聚1,4异戊二烯273

14.3.2 木质素274

14.3.3 煤炭275

14.4 聚酯的生物降解机理276

14.4.1 化学合成脂肪聚酯的生物降解276

14.4.2 聚乳酸和聚乙醇酸278

14.4.3 生物合成聚酯的生物降解279

14.5 聚碳酸酯和聚醚的生物降解机理281

14.5.1 聚碳酸酯281

14.5 2 聚乙二醇282

14.5.3 聚丙二醇284

14.6 聚乙烯醇的生物降解机理284

14.6.1 聚乙烯醇的生物降解284

14.6.2 聚乙烯醇的生物降解机理及降解酶285

14.6.3 聚乙烯醇脱氢酶和缩醛酶作用下的酶促降解286

14.6.4 基于自由基正离子中间物的聚乙烯醇降解过程287

14.6.5 聚合物的结构和生物降解过程287

14.6.6 聚乙烯醇共聚物及其衍生物287

14.6.7 基于乙烯醇嵌段的生物降解聚合物的设计288

14.7 聚氨酯的生物降解机理289

14.7.1 聚氨酯的微生物降解289

14.7.2 聚氨酯的酶促降解289

14.8 聚氨基酸的生物降解机理291

14.8.1 尼龙291

14.8.2 聚（ε-L-赖氨酸）292

14.8.3 聚（γ-谷氨酸）292

14.8.4 藻青素293

14.8.5 聚天门冬氨酸293

14.9 杂链聚合物的生物降解机理294

14.9.1 聚烯烃294

14.9.2 聚丙烯酸酯和聚氰基丙烯酸酯295

14.9.3 聚二噁烷酮296

14.9.4 聚原酸酯297

14.9.5 聚缩醛297

14.9.6 聚酸酐297

14.9.7 聚磷腈297

14.10 未来的研究趋势298

14.11 延伸阅读298

14.12 参考文献299

第15章 聚合物的酶促降解316

15.1 前言316

15.2 烯烃类聚合物318

15.2.1 聚乙烯318

15.2.2 聚丙烯319

15.2.3 聚乙烯醇和聚醋酸乙烯酯320

15.2.4 聚丙烯酸酯320

15.2.5 聚醚320

15.2.6 聚酰胺321

15.2.7 聚氨酯和聚脲321

15.2.8 聚酸酐322

15.3 可水解性聚合物322

15.3.1 聚乙醇酸323

15.3.2 聚乳酸323

15.3.3 聚羟基丁酸酯323

15.3.4 聚己内酯324

15.3.5 芳香-脂肪聚酯325

15.4 天然生物降解聚合物325

15.4.1 多糖325

15.4.2 纤维素326

15.4.3 甲壳质326

15.4.4 淀粉327

15.4.5 半纤维素327

15.4.6 木质素328

15.4.7 多肽328

15.5 总结328

15.6 参考文献329

第四部分 生物降解聚合物的工农业应用第16章 包装材料用氧化生物降解聚烯烃336

16.1 前言336

16.2 包装塑料的特征337

16.3 氧化生物降解聚烯烃338

16.3.1 生物降解聚烯烃的性能338

16.3.2 生物降解聚烯烃的生产成本340

16.3.3 生物降解聚烯烃的安全性340

16.4 生物降解聚烯烃的后处理过程341

16.4.1 生物降解聚烯烃的掩埋处理341

16.4.2 生物降解聚烯烃的抛弃处理342

16.4.3 生物降解聚烯烃的堆肥处理342

16.5 生物降解聚烯烃的回收利用343

16.5.1 生物降解聚烯烃的循环利用343

16.5.2 生物降解聚烯烃的焚烧利用343

16.6 生物降解聚烯烃的环境影响344

16.6.1 Scott/Gilead产品344

16.6.2 EPI产品344

16.7 参考文献344

第17章 农业应用中的生物降解塑料346

17.1 农用塑料栽培346

17.1.1 农用保护薄膜346

17.1.2 农用保护薄膜的降解时间控制351

17.1.3 农业和园艺业的副产品353

17.2 环境中聚烯烃的氧化生物降解过程356

17.2.1 过氧化作用过程及其控制356

17.2.2 抗氧化剂和稳定剂356

17.2.3 生物降解过程357

17.3 生物降解塑料对环境的影响358

17.3.1 普遍观点358

17.3.2 科学依据358

17.3.3 生物降解聚乙烯的生态毒性359

17.4 农用保护薄膜未来的发展趋势360

17.5 致谢361

17.6 参考文献361

第18章 超临界二氧化碳中合成生物降解聚己内酯泡沫塑料364

18.1 前言364

18.2 聚己内酯泡沫塑料的生产366

18.3 生产条件对泡沫塑料微孔的影响369

18.3.1 温度对泡沫结构的影响369

18.3.2 压力对泡沫结构的影响370

18.3.3 饱和时间对泡沫结构的影响371

18.3.4 降压速率对泡沫结构的影响373

18.4 聚己内酯泡沫塑料的结晶度374

18.5 总结376

18.6 参考文献377

第19章 生物降解聚合物在农业中的应用380

19.1 前言380

19.2 农业应用材料381

19.2.1 农业中的主要应用381

19.2.2 现有应用材料的来源382

19.2.3 应用材料的配方383

19.2.4 生物降解塑料的生产工艺384

19.3 农业应用中生物降解材料的特性评估385

19.3.1 生物降解的相关性质385

19.3.2 生物降解材料在栽培过程中对植株产率和谷物质量的影响387

19.3.3 生物降解材料对环境的影响390

19.4 生物降解塑料的市场化问题391

19.4.1 市场成本391

19.4.2 竞争材料393

19.5 总结394

19.6 参考信息395

19.7 参考文献395