淺談可降解材料PGA與其生物降解能力

     PGA即聚乙醇酸，又稱聚羥基乙酸，是一種具有良好生物降解性和生物相容性的脂肪族聚酯類高分子材料。與其他可降解塑料相比，PGA的機械強度、阻隔性和耐熱性表現非常突出。機械強度方面，PGA的抗沖擊性能好于PLA和PBAT，拉伸強度和楊氏模量都是主流可降解塑料中最大的，抗沖擊性能極-佳。因其出色的力學性能，PGA在油氣行業可用作可降解壓裂橋塞、可降解壓裂球、可降解暫堵纖維、暫堵顆粒等。阻隔性方面，PGA的水汽阻隔性和氧氣阻隔性在可降解塑料中一枝-獨-秀。鑒于其優秀的阻隔性能，PGA在農膜、保鮮包裝和瓶材領域有較好的應用前景。比如，將PGA用于農膜，可以起到很好的保溫保濕作用，并且易于降解不會污染土壤；將PGA用作碳酸飲料或啤酒的瓶材，可增強對二氧化碳的阻隔能力并減少PET的用量。耐熱性方面，PGA熔點在220℃以上，分解溫度為315℃，綜合兩項指標，其耐熱性在目前主流的可降解塑料中最好，可用于耐熱餐具等領域。此外，PGA還具有很好的生物相容性。由于其單體乙醇酸是人體正常新陳代謝過程中即會產生的物質，PGA在人體內可降解為水和二氧化碳，因此高-端PGA塑料被應用于醫療領域。

    PGA具有目前最快的降解速度并且不需要特殊降解條件。在堆肥條件下，PGA能在一個月內分解為水和二氧化碳，在野外或海水里也能快速降解。相比較而言，PLA的降解條件更加苛刻，需要較高溫度和濕度以及大量微生物，即使深埋土壤里也需要6個月才有降解跡象。PBAT的降解條件比PLA略低，但依然需要堆肥條件才能保證降解速度。顯然，相較于PLA和PBAT，使用PGA能夠降低垃圾集中處理的難度。因此對于垃圾袋和外賣包裝袋等用一次即丟棄的塑料制品，PGA具有很好的應用前景。

    有報道顯示，PGA和纖維素在工業堆肥條件和海洋環境中的生物降解率分別如圖 1和圖 2所示。PGA在58℃的工業堆肥條件下，只需80幾天可達到80%的降解率；在30℃的海洋條件下，只需約30天左右可達到80%的降解率。

圖 1 PGA與纖維素在工業堆肥條件下的生物降解率（測試標準ISO 14855，溫度58℃）

圖 2 PGA與纖維素在海洋環境條件下的生物降解率（測試標準ASTM D6691，溫度30℃）

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