《表1 PHBV与PP的力学性能和热性能比较Tab.1 Comparison of mechanical and thermal properties of PHBV and PP》

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《聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)改性研究进展》

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在过去的几十年里，由石油基聚合物造成的负面环境影响、原油价格的不确定性以及石油资源的逐渐枯竭一直是人们关注的主要问题。目前，生物质可降解材料可以分为以下3种:由生物质如纤维素、淀粉、明胶和木材生产的聚合物；由微生物发酵制备得到的高分子如聚（羟基链烷酸酯）（PHA） 和细菌纤维素；由天然资源化学合成的聚合物，如聚己内酯（PCL）、聚乳酸（PLA）[1—2]。聚羟基脂肪酸酯（PHA）是由很多细菌合成的一种胞内聚酯，在生物体内主要是作为碳源和能源的贮藏性物质而存在。1925年，法国科学家Maurice在巨大芽孢杆菌中发现了3-羟基丁酸酯（PHB），他发现这种细菌可以生成一种均聚物并通过3-羟基之间的酯键连接在一起[3]。PHB为第一代PHA降解塑料，为改善PHB的性能，英国帝国化学公司开发出第二代PHA生物降解材料——PHBV。PHBV是PHA中的一种聚合物，在微生物体内发酵合成，其原材料来源于非石油产品，其分子式见图1。PHBV是由PHV和PHB共聚而成，PHBV的性质会随着三羟基戊酸（HV）含量的改变而改变，当在HV的摩尔分数为3%时，其力学性能与传统的热塑性树脂如聚丙烯（PP）相当，见表1[4—6]。1982年英国帝国化学公司（ICI）首次通过真氧产碱杆菌（Aeutrophus）将PHBV商业化，其商品名为BIOPOL[7]。目前，德国巴斯夫（BSF）、荷兰帝斯曼（DSM）、美国陶氏杜邦、美国Rennovia、嘉吉以及国内宁波天安生物材料有限公司先后在PHBV的生产工艺上有了突破，实现了PHBV年产千吨的工业化生产，其中宁波天安生物材料有限公司已经建成了万吨的工业化生产基地。目前，已经报道了14种通过细菌合成PHA的途径，极端嗜盐古菌（H.mediterranei）的PHBV合成途径见图2。目前，PHBV的价格为42元/kg、PCL为32元/kg、PLA为20～33元/kg、PP为8.8元/kg。PHBV作为一种高聚物存在着广泛的应用，在包装领域，主要被用来制备薄膜、容器、涂布纸等[7—8]；在农业上，主要是通过将杀虫剂混合到PHBV中并和作物一起播种来控制杀虫剂的释放[9]。PHBV作为一种热塑性塑料，具有良好的生物可降解性、生物相容性，在包装领域有着广泛的应用[10—11]。由于PHBV具有结晶度大、生产成本高、热稳定性差等缺点，因此限制了其在包装材料、地膜等领域的应用[12]。综上，为了拓展PHBV在包装领域的应用，必须根据要求对其进行改性。