聚羥基脂肪酸酯的案例
浙大伍廣朋研究員課題組Macromolecules：環氧烷烴和一氧化碳共聚合制備聚羥基脂肪酸酯
聚羥基脂肪酸酯(PHA)是一類重要的高分子材料，具有良好的生物降解和相容性，在醫用材料和可降解一次性制品中應用廣泛。相比于傳統的生物發酵法或環內酯開環制備聚羥基脂肪酸酯來講，環氧烷烴和一氧化碳直接交替共聚法具有原料便宜、工藝簡單的優勢，具備以現代化工為技術基礎的大規模工業生產前景。美國Novomer公司已經完成8噸/年產量的中試工藝包設計，正在推廣以一氧化碳和環氧烷烴共聚合生產環內酯單體/聚羥基脂肪酸酯的產業化技術。
目前，以環氧烷烴和一氧化碳為原料生產聚羥基脂肪酸酯的方法，根據聚合反應機理可分為兩類。一類為環氧烷烴和一氧化碳的直接交替共聚來制備聚羥基脂肪酸酯，但現存的催化體系，面臨著聚合物選擇性低的問題。另一類為串聯聚合法，即首先實現環氧烷烴與一氧化碳偶聯制備β-內酯，再加入其他催化劑實現β-內酯開環聚合制備聚羥基脂肪酸酯（圖1）。
近日，浙江大學伍廣朋課題組首次發現了第三種共聚合反應機制：殊途同歸制備聚羥基脂肪酸酯，即在同一種催化劑作用下同時存在三種催化循環（包括環氧烷烴的擴環反應制備β-內酯、環氧化合物和一氧化碳的交替插入制備聚酯，以及原位生成的β-內酯的開環均聚，圖2）實現聚羥基脂肪酸酯的高效合成。
核磁表征和原位紅外技術為上述殊途同歸的反應歷程提供了有力的證明。此類催化劑及其獨特的催化歷程豐富了目前以一氧化碳與環氧烷烴為原料制備聚羥基脂肪酸酯的體系和方法。
展開 食物垃圾也能派上用場了！可轉化為3D打印材料
事實上，Genecis是一家由幾位多倫多大學工程師和畢業生共同創辦的初創公司，目前他們正嘗試利用微生物，將餐館垃圾變成一種與合成塑料特性相似的可降解生物塑料，聚羥基脂肪酸酯，簡稱PHA。PHA這種生物塑料最大的優點在于容易降解，在陸地環境下僅需1年即可完全降解，在海洋環境中則需要10年時間，與普通塑料長達4、5百年的分解周期相比，PHA降解時間更短。
目前Genecis的主要任務還是研發，研究人員在嘗試不同的溫度、pH值和食物垃圾量的組合，希望能尋找實現產量最大化的反應條件。該公司運營2年以來，已經成功處理超過1噸的食物垃圾，由此生產出的生物塑料可以制造5586個塑料勺。預計2019年將會開放其示范工廠，屆時每周可將3噸有機廢物轉換為PHA，處理成本與垃圾填埋場的成本相當。
據了解，可將食物垃圾轉化為PHA裝置原型已經創造完成，預計每年可抵消243噸的二氧化碳排放量。
（來源：中國3D打印網）
展開 新型無害“塑料”將走進千家萬戶
據了解，常見的生物聚酯材料有聚羥基脂肪酸酯（PHA），聚乳酸（PLA）和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）等。PHA材料在自然條件下即可降解，對人體和環境無毒無害。由于其單體種類多樣，聚合方法及聚合鏈長度差別很大，可以制造出具有不同材料性質的材料，如常見的包裝材料、農膜。此外，PHA在藥品、化妝品、動物飼料等方面的市場前景也非常廣闊。
近年來，以PHA為代表的新型生物聚酯材料的基礎研究和產業化進展迅速。“阻礙生物聚酯材料進一步產業化、規模化的最大障礙是成本。如果技術成本降低了，大家肯定非常愿意使用這種材料。我們也在不斷尋找可以降低成本的方法以推廣PHA。”陳國強告訴《中國科學報》記者。
去年12月，陳國強首創的“下一代工業生物技術”已完成了PHA工業化生產的中試試驗，實現了無滅菌開放連續發酵低成本PHA量產能力。由此可見，未來，生物聚酯材料或許會替代傳統塑料，走進千家萬戶。
據悉，國際生物聚酯大會（ISBP）每兩年舉辦一次，本次會議（ISBP2018）由清華大學主辦，陳國強擔任會議主席，瑞典皇家工程院院士Ann-Christine Albertsson等專家圍繞可降解的生物聚酯材料展開了學術探討，助力生物聚酯材料走向工業生產。
來源：高分子科學前沿
展開 PLA/PHA生物降解化妝品包裝材料的穩定性與貨架期契合性研究
為突破此瓶頸，聚羥基脂肪酸酯（PHA）的引入提供了新思路。PHA作為微生物合成聚酯，不僅與PLA具備加工相容性，其柔性分子鏈可改善材料韌性，且特有的生物活性可能調控降解行為。
當前，生物降解材料在化妝品包裝中的應用仍處于探索階段。市場雖出現少量可降解口紅管、粉盒等產品，但缺乏系統性驗證方案。核心矛盾在于：化妝品包裝需保障2–3年的貨架穩定性，而生物降解材料需在廢棄后快速分解，二者存在時間尺度上的沖突。更嚴峻的是，行業尚未建立針對化妝品特性的降解評估標準——現有食品或醫藥包裝標準（如EN 1186、Colipa穩定性指南）難以直接適用，尤其是對“包裝-內容物-環境”三者交互作用的評價體系仍屬空白。
本研究旨在構建一套完整的生物降解化妝品包裝開發驗證范式。以PLA/PHA共混體系為核心，結合加速老化、配方相容性等多維度測試，揭示材料在生命周期中的性能演變規律。
1. 試驗方案
1.1 加速老化測試
加速保質期研究基于阿倫尼烏斯模型，該模型指出溫度每升高10°C，化學反應速率加倍。加速老化時間（AAT）通過將所需（或要求）的保質期除以加速老化因子（AAF）來確定。AAF的計算公式如下：
其中，Q10 為溫度升高或降低10°C時的老化因子，TAA為加速老化溫度（°C），TRT為環境（倉庫）溫度（°C）。通常采用 Q10=2 的阿倫尼烏斯方程計算老化因子。因此，實驗選擇的參數為：TAA=55°C（測試溫度通常在50°C至60°C之間，最常見為55°C）；TRT=22°C（環境/存儲溫度通常在22°C至25°C之間；22°C可得到最短測試時間）；Q10=2。相對濕度 RH=5 不是阿倫尼烏斯方程的因素，但應保持在20%以下以避免材料損壞。
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