简介
随着国家低碳绿色环保的可持续发展理念以及“限塑令”的推行下，生物可降解材料已成为研究热点之一。聚乙交酯（PGA，又称聚羟基乙酸）是一类可以通过水解或酶催化降解的高分子材料，可完全降解为二氧化碳（CO₂），通过了ISO14855标准验证，是一种绿色环保型材料。20世纪30年代，Corothers首次研制出该分子，随后聚乙交酯逐渐进入了更多研究领域。随着聚乙交酯在医用领域、油气开采、一次性餐具以及农用地膜等领域越来越受到人们的关注，截至2020年，全球聚乙交酯的市场需求已达到5000吨以上，市场销售额已超过12亿美元，预计到2025年，PGA的销售额将超过15亿美元[1]。
图1 聚乙交酯的性状
基本特征
聚乙交酯是一种无毒无害、可完全生物降解的半结晶型聚合物，因无甲基侧链的缘故，其分子链间作用力较大，结晶度可以达到33%–52%，聚乙交酯的热变形温度高达170℃，熔点为200℃–225℃，玻璃化转变温度为35℃–40℃，密度可高达1.5~1.7 g/cm³，具体的数值与合成条件有关。由于聚乙交酯是致密结晶聚合物，不溶于一般的有机溶剂，但能溶于极性较强的六氟代异丙醇等溶剂[1]。
用途
聚乙交酯规整的线性高分子结构，导致其拥有优异的结晶性能、较高的晶格密度，以及较高的熔点。这些性能使该分子机械强度较高和气体阻隔性优良，但较窄的温度加工区间又导致其成型加工条件苛刻。聚乙交酯是体内可吸收高分子最早商品化的一个品种，聚乙交酯可以通过人体内的酶水解为乙醇酸，而乙醇酸可以被转化为供人体能量循环、新陈代谢的甘氨酸、丙酮酸等[1]。
产业现状
由于聚乙交酯从单体聚合开始就存在诸多难点，包括低成本的高纯度乙交酯合成技术开发、聚合过程的平衡控制和反应条件的改进、相对分子质量不易控制以及其极易热降解、水解的特点，加之合成难度大以及成熟高效的绿色无毒无重金属催化剂等问题，导致聚乙交酯的生产成本较高，使其原料价格与同类产品相比偏高。因此，国际上具有聚乙醇酸产业化生产的企业并不多，主要有日本昊羽化学、赢创、Corbion、三洋、BMG，国内主要有上海浦景化工、国家能源集团榆林化工有限公司、深圳市博立生物材料有限公司、中国石化等企业，通辽金煤和华阳医疗也有小部分生产[1-2]。
参考文献
[1] 曹强,吴鹏飞,崔华帅,等. PGA聚乙交酯的研究现状 [J]. 纺织科学研究, 2024, (09): 53-58.
[2] 彭晨. 聚乙交酯单体合成、聚合及其共混改性研究[D]. 大连理工大学, 2024. DOI:10.26991/d.cnki.gdllu.2024.003204.