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生物降解塑料PHA的发展历史和产品变更

发布者:苏州和塑美科技有限公司    发布时间:2023-05-22    浏览量:269次

PHA最早与1926年由法国科学家Lemoigne发现,后逐渐证明是微生物中常见的能量和碳存储材料,甚至某些微生物的野生菌株PHA含量可以达到其重量的70%。


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1960年代,美国W.R. Grace公司开始探索PHA的商业化、以糖、淀粉、纤维素和植物油作为原料,用微生物生产PHA,但未能形成稳定量产。


1975年,英国Imperial Chemical Industries(ICI, 1993年将其生物医药、农药和特殊化学品业务拆分为Zeneca Group PLC,Zeneca于1999年与瑞典Astra AB合并为阿斯利康AstraZeneca)开始研究通过发酵的方法生产PHA。


1980年代,宝洁公司试图商业化其PHA产品,并于2007年将此块业务出售给Danimer。


 1995年,孟山都收购了ICI的PHA业务;2001年又将该业务出售给Metabolix公司。2016年,Metabolix的PHA业务被韩国CJ(第一制糖)公司收购。

 

近百年来,PHA大致经历四个发展阶段。

 

第一代PHA——聚羟基丁酸酯(PHB),由奥地利林茨化学公司(Chemie Linz AG)在八十年代实现量产(年产100吨)。作为最早被发现的PHA系列材料,PHB同时也是PHA家族中结构最简单、最常见的,其结构规整度高、性质硬而脆,力学性能和熔点与聚丙烯(PP)相近;但断裂伸长率低、脆性大。因此,PHB通常不能作为单一材料使用,需通过改性来达到可应用的性能。

 

第二代PHA——聚羟基丁酸共聚酯(PHBV),由ICI在八十年代实现商业化。PHBV是一种PHA的共聚物,分子量达30万以上。PHBV作为对第一代产品PHB的改进,在添加了3-羟基戊酸酯(3HV)单体后弹性得到很大提高。由于在堆肥、土壤、海水等环境中都能完全分解,还具有很好的生物相容性以及对液体、气体的高阻隔性能,使得PHBV成为较为理想的人体组织工程材料,应用于制作医用缝线、骨钉等,此外还可用作农用地膜、购物袋、餐具和食品包装材料。目前,PHBV制品的生产工艺得到进一步开发,已应用于高尔夫球托、一次性餐具、薄膜、板材、包装等领域。

 

第三代PHA—聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯(PHBHHx),自1998年以来,清华大学微生物实验室与广东江门生物技术开发中心合作,在全球首次成功开发了羟基丁酸与羟基己酸的共聚物PHBHHx的工业化生产技术,并实现大规模生产。与PHBV相比,PHBHHx具有更低的结晶度和更高的延展性,性能可与聚乙烯(PE)塑料媲美。

 

第四代PHA—聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯的共聚物(P3HB4HB或P34HB),具有良好的成膜性能和物理性能,但亲水性较差。第四代PHA在组织工程研究领域显示出良好的应用前景,如骨组织工程中的支架材料负载人骨髓间充质干细胞等。


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