生物降解的實(shí)質(zhì)是酶促使塑料氧化、水解，導(dǎo)致主鏈斷裂，分子量降低，從而失去了原有的機(jī)械性能，更易被微生物所攝取。因此，本章基于生物降解塑料的特性及生物降解塑料形成的要素，針對(duì)其降解技術(shù)不同，對(duì)生物降解塑料的原料來(lái)源和研究機(jī)制進(jìn)行剖析。

1.天然基生物降解塑料

天然基生物降解塑料是由天然高分子制備的生物降解塑料。存在于動(dòng)植物體內(nèi)的天然高分子經(jīng)過(guò)一定的加工后均可作為可降解材料使用，包括植物來(lái)源的纖維素、木質(zhì)素、淀粉、多糖等，動(dòng)物來(lái)源的甲殼素、明膠等。這類天然高分子材料原料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉，加上極易被微生物降解，而且產(chǎn)物安全無(wú)毒，因而日益受到重視。但與石油基高分子材料相比，天然基生物降解塑料的力學(xué)、熱學(xué)、加工等性能差，不能滿足現(xiàn)階段材料多樣化和功能化的要求。目前主要通過(guò)一定的加工手段對(duì)天然高分子物質(zhì)進(jìn)行改性，以滿足作為工程材料的各種性能要求。

發(fā)展天然基生物降解塑料的關(guān)鍵在于提高改性技術(shù)與控制成本。天然高分子材料雖具有優(yōu)良的完全生物降解特性，但是它的耐高溫性能不好，由天然高分子制備的生物降解塑料一般在50~55℃就會(huì)發(fā)生變形。另外，它的抗拉伸性能及柔韌性也較差。因此，必須經(jīng)過(guò)化學(xué)及物理改性，研發(fā)出以改性為中心的完善工藝和專用設(shè)備，才能獲得具有廣泛使用價(jià)值的天然高分子降解塑料。例如，應(yīng)用納米改性技術(shù)將天然高分子與納米添加劑復(fù)合后制得的食品包裝材料，能有效地解決天然高分子材料機(jī)械強(qiáng)度和阻隔性能差的問(wèn)題;并且納米材料也能賦予新復(fù)合材料更多的功能特性。

2.生物基生物降解塑料

生物基生物降解塑料是以天然高聚物或天然單體合成的高聚物為基礎(chǔ)制造的可生物降解塑料。這類塑料以脂肪族聚酯居多，主要包括聚羥基脂肪酸酯(PHA)類[如聚β-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)，以及PHB和PHV的共聚物(PHBV)等]、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(polyethyleneterephthalate， PTT)、聚碳酸酯(PC)等。此外還包括聚氨基酸等、二氧化碳基生物降解材料等。目前， PHA在全球的研究主要集中在利用其生物可降解性、生物相容性等特征，開發(fā)在醫(yī)療、制藥、電子等高附加值領(lǐng)域的用途。PLA 用途廣泛，被應(yīng)用于生物醫(yī)用高分子材料、紡織、包裝、農(nóng)用薄膜等領(lǐng)域。

利用可再生天然生物質(zhì)資源如淀粉等，通過(guò)微生物發(fā)酵直接合成聚合物，如聚羥基脂肪酸酯類(PHA，包括PHB、PHBV等);或通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生乳酸等單體，再化學(xué)合成聚合物，如聚乳酸(PLA)等。

3石油基生物降解塑料

石油基生物降解塑料是以石化產(chǎn)業(yè)鏈中所生產(chǎn)的單體通過(guò)聚合所制造的可生物降解塑料。主要包括PCL、PBS、PBAT 等。PCL 具有優(yōu)良的生物相容性、記憶性及生物可降解性等，產(chǎn)品多集中在醫(yī)療和日用方面，如矯正器、縫合線、繃帶、降解塑料等。PBS耐熱性能好，是生物降解塑料材料中的佼佼者，可以作為各種包裝材料以及環(huán)境保護(hù)的塑料制品。

4共混型生物降解塑料

共混型生物降解塑料是指將兩種或兩種以上高分子(其中至少有一種組分為生物可降解型)共混、復(fù)合制備的生物降解材料，一般采用淀粉、纖維素、木質(zhì)素等天然高分子作為生物降解組分，其中淀粉的應(yīng)用更為普遍。共混型生物降解塑料可綜合各組分的優(yōu)良特性，使材料既具有生物可降解性又提高了其在力學(xué)、熱學(xué)等方面的性能。