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生物降解材料PHA的介紹

目前在生物基材料中，發(fā)展快的是生物基塑料。這種極具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧峡赏谠S多應(yīng)用領(lǐng)域替代傳統(tǒng)聚合物。

性能：接近通用塑料

綜合性能不及傳統(tǒng)石油基塑料是人們對生物基塑料的普遍印象，也是除價格因素外推廣生物基塑料的攔路虎。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，PHA產(chǎn)品性能目前已經(jīng)接近通用塑料，獲得了歐洲一些廠商的認(rèn)可，生產(chǎn)商等對第四代PHA產(chǎn)品表現(xiàn)出了濃厚的興趣。

PHA是聚羥基脂肪酸酯類材料的總稱，目前產(chǎn)業(yè)化品種已有四代。代產(chǎn)品的典型代表為均聚物PHB。該材料脆性大，很難大規(guī)模應(yīng)用。為了改善加工性能，人們又研發(fā)了第二代產(chǎn)品PHBV、第三代產(chǎn)品PHBHHx以及第四代產(chǎn)品P34HB。

原料：上百種可供選擇

清華大學(xué)、長江學(xué)者陳國強(qiáng)接受本報記者采訪時表示，PHA以可再生生物質(zhì)為原料，由微生物直接合成，可生物降解，它已經(jīng)與PLA(聚乳酸)并列為完全生物降解材料的熱門研究課題。

他說，與大家熟知的PLA等生物基材料相比，PHA的顯著優(yōu)點(diǎn)是能通過結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)使終產(chǎn)品適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，而支撐這種優(yōu)點(diǎn)的就是其單體的多樣性。

國內(nèi)外研究證明，生物合成PHA新材料的潛力幾乎是無限的。據(jù)陳國強(qiáng)介紹，在2000年時人們就已發(fā)現(xiàn)了超過150種的PHA單體。單體結(jié)構(gòu)變化以及共聚物中不同單體比例的不同，給PHA結(jié)構(gòu)變化帶來了無限可能。結(jié)構(gòu)的多元化，又帶來了性能的多樣化。

PHA可以堅硬如硬塑料，也可以柔軟如彈性體，可以制成吹膜級、壓片級、吹瓶級、發(fā)泡級以及彈性體級的產(chǎn)品。通過調(diào)整單體配比，PHA產(chǎn)品性能可以橫跨纖維、塑料、橡膠、熱熔膠等不同范疇，加上PHA兼具良好的生物相容性，其應(yīng)用領(lǐng)域已不局限在單一的塑料制品，還可以在緩釋劑、生化濾膜、緩釋長效載體以及骨釘、手術(shù)縫合線、人體填充材料方面大顯身手。

降解料改性
PBAT改性樹脂是一種PBAT和PLA的合金材料，是利用PBAT為基材，利用化學(xué)接枝改性的生產(chǎn)工藝，將另一種生物基全降解樹脂PLA，和PBAT進(jìn)行分子鏈接枝，大幅度增加PBAT的拉伸強(qiáng)度。該改性樹脂可生物降解，具有良好的生物相容性和生物可降解性，對人體無害，可采用熔融吹膜的加工技術(shù)，其制成品為白色半透狀，現(xiàn)已經(jīng)被大范圍地適用于超市購物袋，食品包裝袋，垃圾袋，農(nóng)用地膜等各種材料。


PLA的核心競爭優(yōu)勢在于丙交酯的生產(chǎn)
PLA 目前是產(chǎn)業(yè)化成熟、產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛的生物基和生物降解 塑料。PLA 制備有兩種方法，分別是丙交酯開環(huán)聚合法和直接縮聚法， 工業(yè)上廣泛采用的是丙交酯開環(huán)聚合法。中間體丙交酯的合成和純化 是目前 PLA 工藝流程中的核心技術(shù)和難點(diǎn)，其反應(yīng)條件苛刻、工藝復(fù) 雜、技術(shù)要求較高、生產(chǎn)成本較高，是國內(nèi)企業(yè) PLA 產(chǎn)能擴(kuò)張的主要技 術(shù)壁壘。目前 PLA 產(chǎn)能主要集中于海外，國內(nèi)仍處于起步階段。許多企 業(yè)正在加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)的合作研發(fā)，試圖打通乳酸、丙交酯、聚乳酸的 全產(chǎn)業(yè)鏈。預(yù)計未來 PLA 投產(chǎn)速度將有大幅提升，市場前景廣闊。國內(nèi) 在建或規(guī)劃 PLA 項(xiàng)目新增產(chǎn)能合計 160 萬噸。上市公司金丹科技、萬 華化學(xué)、道恩股份、中糧科技也在積極布局 PLA 產(chǎn)業(yè)鏈。