聚羟基丁酸酯 (英語:polyhydroxybutyrate, PHB )是一种聚羥基烷酸酯 (Polyhydroxyalkanoates, PHA),一种聚酯 类聚合物 ,是感兴趣的生物衍生的和可生物降解塑料的聚合物[ 1] 。PHB的聚-3-羟基丁酸酯(P3HB)形式可能是最常见的聚羟基脂肪酸酯类型,但是这种类型的其它聚合物是由多种生物体所产生的:包括聚-4-羟基丁酸酯(P4HB),聚羟基戊酸酯(PHV) ,聚羟基己酸酯(PHH),聚羟基辛酸酯(PHO)及其共聚物 。
热塑性塑料聚合物
现在,塑料 和人工合成聚合物 主要由烃 为原料制得,难以降解 而导致环境污染 ,它们被贮存、燃烧或回收再利用。PHB则可被用于制造可生物降解塑料 。
然而,可以通过酵解(fermentation)PHB以生产塑料生产所需的乙醇,尽管这种可再生能源相对昂贵而很少被商业化利用。
聚(-“R”)-3-羟基丁酸酯(P3HB),一种“聚羟基链烷酸酯”
P3HB,PHV及其共聚物PHBV的化学结构
商业价值
1980年代,英国ICI 公司开发了一种pilot plant阶段的材料。但当这种材料的成本(cost)明显过高时和性能不如聚丙烯 时,ICI对其的兴趣便消退了。
2005年6月,一家美国公司Metabolix 因开发并商业化了一种有成本效益的包括聚羟基丁酸酯(PHB)在内的聚羟基烷酸酯 (PHA)通用制法,而获得了美国总统绿色化学挑战奖 (小型企业类)。
Micromidas Inc. [永久失效連結 ] 的研究小组的研究小组已开始利用城市污水 中的细菌生产PHB。这项尝试显示了人类废弃物处理和可生物降解塑料生产的未来愿景。
Biopol正被作为体内缝合材料应用于医疗行业,这种材料无毒且可生物降解,所以当伤口 愈合后无需被移除其制品。
PHB的性质
不溶于水,相对耐水解降解。 这使PHB与目前大多数其他生物可分解塑膠 (水溶性或湿度敏感)区分开来。
良好的透氧性。
良好的紫外线抵抗能力,但对酸和碱的抵抗力差。
溶于氯仿和其他氯代烃[ 2] .
生物相容性,因此适用于医疗应用。
熔点175℃,玻璃化转变温度2℃。
拉伸强度40 MPa ,接近聚丙烯。
沉在水中(而聚丙烯上浮),促进其在沉积物中的厌氧生物降解。
無毒性
熔化时比较不“粘”
历史
1925年,法国巴斯德研究所的微生物学 家莫里斯·勒穆瓦涅 (Maurice Lemoigne)在巨大芽孢杆菌中首次分离取得,并描述其特性[ 3] 。
生物降解
厚壁菌和变形菌可降解PHB。 芽孢杆菌属,假单胞菌属和链霉菌属可降解PHB。
参考文献
^ Lichtenthaler, Frieder W. Carbohydrates as Organic Raw Materials. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 2010. ISBN 978-3-527-30673-2 . doi:10.1002/14356007.n05_n07 .
^ Jacquel, Nicolas; Lo, Chi-Wei; Wu, Ho-Shing; Wei, Yu-Hong; Wang, Shaw S. Solubility of polyhydroxyalkanoates by experiment and thermodynamic correlations. AIChE Journal. 2007, 53 (10): 2704–14. doi:10.1002/aic.11274 . INIST :19110437 .
^ Lemoigne, M. Produits de dehydration et de polymerisation de l’acide ß-oxobutyrique [Dehydration and polymerization product of β-oxy butyric acid]. Bull. Soc. Chim. Biol. 1926, 8 : 770–82 (法语) .
外部链接