生物基可降解材料的研究與套用

生物基可降解材料的研究與套用

《生物基可降解材料的研究與套用》是一本2022年上海科學技術出版社出版的圖書,作者是趙黎明。

基本介紹

  • 中文名:生物基可降解材料的研究與套用
  • 作者:趙黎明 編
  • 出版社:上海科學技術出版社
  • 出版時間:2022年8月
  • 頁數:360 頁
  • 開本:16 開
  • 裝幀:精裝
  • ISBN:9787547857410
  • 叢書系列:科學專著:前沿研究
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,

內容簡介

《“十四五”生物經濟發展規劃》將生物基材料納入優先發展的四大生物經濟領域,通過細胞工廠等生物系統生物製造獲得單體或聚合物、並可在一定環境和時間內自然降解的生物基可降解材料是發展重點。本書主要介紹了生物基可降解材料的概念、種類、研究和套用進展以及未來發展趨勢,系統介紹了從生物製造到回收利用的整個循環過程,包括從單體生物製造的底盤構建、發酵放大及分離純化,到材料的化學合成與改性、套用及材料智慧型化,再到材料的降解、回收與綜合利用。此外,還將工程活體材料納入了視野,並介紹了幾種Z新發展起來的生物基可降解材料。本書是一部具有生物工程學與材料工程學學科交叉特色、突出生物製造的專著,可供相關領域研究人員參考。

作者簡介

趙黎明博士,華東理工大學教授、博士生導師,海軍軍醫大學第二附屬醫院兼職特聘教授,國家高層次人才特殊支持計畫創新領軍人才(萬人領軍),國際期刊Food Bioengineering創刊主編。現任華東理工大學科學技術發展研究院院長、國家技術轉移中心主任,中國輕工業生物基材料工程重點實驗室主任。兼任中國食品科學技術學會食品添加劑分會理事長、休閒食品加工技術分會副理事長,中國生物發酵產業協會益生製品分會副理事長。研究方向:食品藥品與材料工程。近年來承擔國家863計畫、國家重點研發計畫課題以及企業重大項目任務20餘項,發表學術論文150餘篇,申請發明專利60餘件,出版中、英文學術專著3部,主編教材2部,獲得省部級科技獎勵6項。

圖書目錄

第1章緒論1
1.1生物基高分子材料的分類及特點2
1.1.1生物基高分子分類3
1.1.2生物基高分子特點4
1.2生物基含量測量與評價4
1.3生物基材料的生命周期與化學回收5
1.4生物基材料發展現狀5
1.4.1生物基材料產業化現狀5
1.4.2生物基材料套用與發展6
1.4.3發展生物基塑膠的意義7
1.5展望8
第一編生物基材料的生物製造
第2章生物基材料單體的生物製造11
2.1生物製造和生物過程最佳化11
2.1.1分子智慧型化12
2.1.2途徑智慧型化12
2.1.3底盤細胞智慧型化12
2.2生物過程及其智慧型化途徑13
2.2.1微生物細胞巨觀生理代謝特性13
2.2.2微生物細胞微觀生理代謝特性13
2.2.3反應器流場特性與細胞生理特性相結合14
2.3有機酸類生物基材料單體的生物製造15
2.3.1乳酸的生物製造15
2.3.2長鏈二元酸的生物製造24
2.3.3琥珀酸的生物合成29
2.3.4呋喃二甲酸的生物合成35
2.3.5己二酸的生物合成37
2.3.6生物基對苯二甲酸39
2.4其他生物基聚酯單體42
2.4.1生物基乙二醇42
2.4.21,4丁二醇的生物製造44
2.4.31,3丙二醇的生物製造46
2.5生物基聚丁內醯胺(PA4)單體製備48
2.5.1聚丁內醯胺及其性質49
2.5.2γ氨基丁酸及其生物合成49
2.5.3PA4單體丁內醯胺的製備及合成52
2.6有機酸類生物基材料單體的分離純化54
2.6.1沉澱法54
2.6.2萃取法55
2.6.3離子交換法56
2.6.4膜過濾法57
2.6.5分子蒸餾法59
2.7發酵過程智慧型化60
2.7.1發酵過程參數60
2.7.2檢測技術62
2.7.3展望65
參考文獻66
第3章生物基聚合物的生物製造80
3.1生物基大分子的合成生物學途徑和底盤細胞的構建方法80
3.1.1底盤細胞81
3.1.2生物基材料合成相關代謝途徑改造及套用88
3.2聚羥基脂肪酸酯的生物合成94
3.2.1PHA的多樣性與生物合成95
3.2.2生物合成PHA的主要策略97
3.3聚乳酸的生物合成103
3.4甲殼素及其生物合成106
3.4.1甲殼素簡介106
3.4.2甲殼素的製備方法109
3.4.3甲殼素的生物合成111
3.5聚丁內醯胺及生物合成113
3.5.1酶轉化法113
3.5.2PA4合成的代謝工程調控策略與底盤細胞篩選113
3.5.3結語115
3.6γ聚谷氨酸116
3.6.1γPGA的製備方法117
3.6.2合成γPGA的微生物118
3.6.3γPGA的生物合成酶系與調控蛋白119
3.6.4微生物合成γPGA工藝最佳化121
3.7ε聚賴氨酸124
3.7.1εPL高產菌育種125
3.7.2εPL的發酵生產128
3.7.3小結130
3.8聚蘋果酸130
3.8.1微生物合成131
3.8.2聚蘋果酸發酵的最佳化133
3.8.3套用134
3.8.4發展前景135
參考文獻136
第4章工程活體材料165
4.1工程活體材料的概念和組成165
4.2工程活體材料的套用研究167
4.2.1基於細菌纖維素的活體材料套用研究167
4.2.2基於生物被膜澱粉樣蛋白的活體材料套用研究169
4.2.3活體材料用於生物感測的套用研究172
4.2.4基於微生物的活體治療套用174
4.2.5活體建築材料175
4.2.6活體材料用於電子傳遞與能量轉換177
4.3活體材料的規模化生產和加工177
4.3.1活體材料的規模化生產177
4.3.2活體材料的製造和加工180
參考文獻183
第二編生物基材料的化學合成與改性
第5章生物基材料的化學合成191
5.1生物基聚酯類191
5.1.1聚丙交酯(PLA)191
5.1.2聚丁二酸丁二醇酯(PBS)201
5.1.3聚2,5呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)203
5.1.4聚乙醇酸(PGA)205
5.1.5聚對苯二甲酸乙二酯(PET)207
5.1.6聚碳酸酯(PC)209
5.1.7聚氨酯(PU)210
5.1.8聚β羥基丁酸酯(PHB)211
5.2生物基聚丁內醯胺211
5.2.1PA4的化學合成211
5.2.2結語214
參考文獻214
第6章生物基材料的改性221
6.1物理改性221
6.1.1增韌改性221
6.1.2增強改性228
6.1.3阻燃改性232
6.1.4合金化235
6.1.5其他功能化改性239
6.2化學改性239
6.2.1支化改性239
6.2.2共聚改性240
6.2.3端基改性245
參考文獻247
第7章生物基材料的套用開發254
7.1生物基材料在包裝領域的套用255
7.1.1食品包裝255
7.1.2日用品包裝259
7.1.3汽車領域260
7.2生物基材料在農業領域的套用261
7.2.1在種植業領域的套用261
7.2.2在林業領域的套用262
7.2.3在漁業領域的套用263
7.3生物基材料在醫學領域的套用264
7.3.1組織工程支架264
7.3.2可吸收手術縫合線265
7.3.3骨釘268
7.3.4藥物控制緩釋載體269
7.3.5醫用敷料271
7.4生物基可降解纖維材料273
7.5結語275
參考文獻276第8章智慧型化生物基可降解材料282
8.1形狀記憶材料282
8.2刺激回響生物基可降解材料284
8.2.1智慧型藥物輸送系統285
8.2.2智慧型水凝膠285
8.2.3靜電紡納米纖維285
8.2.4回響型智慧型食品包裝286
參考文獻287
第三編生物基材料的生命周期
第9章生物基材料的降解291
9.1基本概念291
9.1.1可降解塑膠291
9.1.2光降解291
9.1.3熱氧降解292
9.1.4水降解293
9.1.5生物降解293
9.2降解性能評價方法294
9.2.1淡水環境降解295
9.2.2可堆肥化降解296
9.2.3可土壤降解298
9.2.4海洋環境降解298
9.2.5污泥厭氧消化降解299
9.2.6高固態厭氧消化降解299
9.3降解機理研究方法300
9.3.1降解程度分析方法300
9.3.2分子量分析方法302
9.3.3表觀形貌分析方法303
9.3.4結構分析方法303
9.3.5力學性能分析方法305
9.4生物基可降解材料的研究進展306
9.4.1聚乳酸306
9.4.2聚羥基脂肪酸酯310
9.4.3聚乙烯醇312
9.4.4聚丁內醯胺314
9.5生命周期評價315
9.5.1生命周期評價的起源和發展315
9.5.2生命周期評價的意義317
9.5.3案例分析317
參考文獻324
第10章材料的回收與綜合利用327
10.1聚合物材料回收概況327
10.1.1聚合物材料的生命周期327
10.1.2聚合物廢物來源328
10.1.3聚合物材料的回收方法329
10.1.4開環回收與綜合利用331
10.2機械回收332
10.2.1重用、分類與一次回收332
10.2.2機械回收的方法與步驟333
10.2.3分離方法333
10.2.4機械回收面臨的挑戰335
10.2.5機械回收生物基材料337
10.2.6機械回收生物基材料混合物340
10.3化學回收341
10.3.1化學物質的回收方法和途徑341
10.3.2化學回收純生物基材料343
10.3.3生物基PA、PUR和PC的回收344
10.3.4化學回收生物複合材料346
10.4能量回收348
10.4.1裂解348
10.4.2氣化與加氫裂化350
10.4.3熱解氣化產物毒性352
10.5局限、挑戰與機遇353
參考文獻355
索引358

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