2023-05-22 255 蘇州和塑美
PHA最早與1926年由法國科學家Lemoigne發現,后逐漸證明是微生物中常見的能量和碳存儲材料,甚至某些微生物的野生菌株PHA含量可以達到其重量的70%。
1960年代,美國W.R. Grace公司開始探索PHA的商業化、以糖、淀粉、纖維素和植物油作為原料,用微生物生產PHA,但未能形成穩定量產。
1975年,英國Imperial Chemical Industries(ICI, 1993年將其生物醫藥、農藥和特殊化學品業務拆分為Zeneca Group PLC,Zeneca于1999年與瑞典Astra AB合并為阿斯利康AstraZeneca)開始研究通過發酵的方法生產PHA。
1980年代,寶潔公司試圖商業化其PHA產品,并于2007年將此塊業務出售給Danimer。
1995年,孟山都收購了ICI的PHA業務;2001年又將該業務出售給Metabolix公司。2016年,Metabolix的PHA業務被韓國CJ(第一制糖)公司收購。
近百年來,PHA大致經歷四個發展階段。
第一代PHA——聚羥基丁酸酯(PHB),由奧地利林茨化學公司(Chemie Linz AG)在八十年代實現量產(年產100噸)。作為最早被發現的PHA系列材料,PHB同時也是PHA家族中結構最簡單、最常見的,其結構規整度高、性質硬而脆,力學性能和熔點與聚丙烯(PP)相近;但斷裂伸長率低、脆性大。因此,PHB通常不能作為單一材料使用,需通過改性來達到可應用的性能。
第二代PHA——聚羥基丁酸共聚酯(PHBV),由ICI在八十年代實現商業化。PHBV是一種PHA的共聚物,分子量達30萬以上。PHBV作為對第一代產品PHB的改進,在添加了3-羥基戊酸酯(3HV)單體后彈性得到很大提高。由于在堆肥、土壤、海水等環境中都能完全分解,還具有很好的生物相容性以及對液體、氣體的高阻隔性能,使得PHBV成為較為理想的人體組織工程材料,應用于制作醫用縫線、骨釘等,此外還可用作農用地膜、購物袋、餐具和食品包裝材料。目前,PHBV制品的生產工藝得到進一步開發,已應用于高爾夫球托、一次性餐具、薄膜、板材、包裝等領域。
第三代PHA—聚3-羥基丁酸-3-羥基己酸酯(PHBHHx),自1998年以來,清華大學微生物實驗室與廣東江門生物技術開發中心合作,在全球首次成功開發了羥基丁酸與羥基己酸的共聚物PHBHHx的工業化生產技術,并實現大規模生產。與PHBV相比,PHBHHx具有更低的結晶度和更高的延展性,性能可與聚乙烯(PE)塑料媲美。
第四代PHA—聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯的共聚物(P3HB4HB或P34HB),具有良好的成膜性能和物理性能,但親水性較差。第四代PHA在組織工程研究領域顯示出良好的應用前景,如骨組織工程中的支架材料負載人骨髓間充質干細胞等。
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