天然PHA材料，既能应用于热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、润滑剂、胶、粘合剂等传统的塑料应用，也能应用于一些非传统的聚合物应用，如动物饲料、人类和动物的细胞再生、反硝化和化妆品等。深德鸿环保：什么是PHA材料？天然PHA材料的多功能性应用。

我们认为，天然PHA材料展现其巨大的应用多功能性，胜过其他任何现有材料所能达到的。原因是，自然界许多地方都存在天然的PHA材料，甚至出现的时间远超人类。

PHA代表聚羟基脂肪酸酯，它可以有无数个不同的基团。因而我们直言PHA的性质是无意义的，因为不同的分子具有不同的性质。

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然而，许多PHA材料是天然存在的，如PHB及其一些共聚物，如PHBV、PHBHHx、P3HB4HB、PHBO和PHBD。这些材料不是合成塑料，而是在自然界中发现的天然材料，就像纤维素或淀粉。

这些天然大分子并不是通过化学聚合产生的，而是由天然的营养物质（糖、植物油、淀粉等）通过酶控的生化反应转化而成的。深德鸿环保：什么是PHA材料？天然PHA材料的多功能性应用。

这些天然的PHAs是自地球上的生命开始以来，所有生物体（包括植物、动物和人类）新陈代谢的一部分。它们是营养和能量储存物质。自然我们可以认为是生物降解材料，也可以认为是各种环境中的生物机体饲料。此外，与大多数其他材料不同，它们可以完全满足于各种形式的末端处理。

如今，这些生物良性材料即便由工业规模生产，不过也只是模仿自然合成途径。有许多产能扩张正在计划或在建，特别是在亚太地区和北美地区。这些材料既能应用于热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、润滑剂、胶、粘合剂，也能应用于一些非传统的聚合物应用，如动物饲料、人类和动物的细胞再生、反硝化和化妆品。

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传统的塑性应用：

在过去的十年里，许多公司已经投资了数十亿美元用于开发和建设，利用工业化大规模生产天然PHA材料。同时，许多应用得到开发，主要集中在注重生物降解性和高附加值的应用。

事实上，天然的PHA物质是各种环境中生物的饲料，因此它们能在各种环境下实现生物降解(即碳转化为二氧化碳气体)，尽管生物降解的速率取决于几何形状和外部条件，如温度、湿度和其他。

当为了避免塑料碎片进入开放环境，又或者清除它们十分困难或代价昂贵时，生物降解性体现出它的优势。

目前市场上天然PHA材料的产品包括咖啡胶囊、垃圾袋、夹子、无纺布、食品包装薄膜、化妆品中的微塑料和咖啡杯中的涂层纸。其中涂层纸还可被造纸业回收利用。除此之外BioSinn报告还提到了许多应用的可能。总而言之目前最大的挑战是全球天然PHA的总生产力，而许多新工厂也正在建设中。

不仅如此，PHA已可作为薄膜或3D打印中的主体成分，而几年前，它们经常与PBAT或PLA一起作为添加剂使用。高分子量非结晶或低结晶度PHA等级(如P3HB4HB的50% 4HB或PHBHHx的30% Hx)的可调性让我们得以改变高分子的性能、属性。

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这些例子不仅仅是理论，已经用于眼镜盒(取代ABS或PP滑石)、钢笔(取代ABS)、设计椅子(取代GFR-PP)、灯具、电灯开关(取代PC/ABS)等产品。

此外，一些低E-模量的天然PHA材料已经被开发出来用于热熔粘合剂、压敏粘合剂、层压粘合剂和密封剂。到目前为止，由于产量较低，使用范围较小，但这也只是一个时间问题。有几种材料被用于涂层中的抹灰剂，以取代二氧化硅，从而获得更好的透明度和触觉性能（软感觉）。这些触觉特性是这些材料的独特卖点之一。

最后，由于每年都有大量的塑料进入我们的海洋，很多人积极参与到用PHA制作纺织布与无纺布纤维的开发中。虽然首批应用已经出现在市场，但规模依然很小，应用的发展还处于早期阶段，特别是纺织应用。目前该市场上用于纺织的纤维，除了含有天然PHA材料外，还含有其他聚合物。

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非传统的塑料应用：

鉴于天然PHA材料在自然环境中的作用和其外观，一些非传统的塑料应用也得到开发并实现商业化。包括动物饲料、医疗保健（包括人类和动物）、反硝化作用、人造草皮和化妆品等方面的应用。

在特定环境（废水处理、水族馆、虾、鱼、龟养殖场等）中，当氨过多时，需要反硝化处理。氨通过氧化变成硝酸盐和亚硝酸盐。而天然的PHA则是硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮的优良碳源。因为它通过生物降解为反硝化过程提供了碳。如今，这些应用的材料已经在市场销售。

另一个完全不同的应用则是将天然PHA用于医疗。在人体内，人们可以使用由PHA构成的微球来容纳并培养干细胞。微球的降解时间约为一年，而降解产物被细胞利用并帮助细胞的生长。除此之外PHA还可用于骨再生、皮肤损伤修复（伤口闭合）、神经引导导管等。由这种材料制成的支架也已经被证明可以处理骨修复，还能修复受损的食道。

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像足球场这样的人工运动场地总是需要填充物。虽然以往会将旧的汽车轮胎作为填充物，但如今它已因为健康和环境安全问题所淘汰。如今，天然的PHA材料已被允许用于人造草坪填充物(国际足联批准)。

除了这些，PHB和其他天然PHA材料也可用作动物的饲料或饲料添加剂：

用PHB喂养水生生物研究证实，PHB在动物的生长，肠道微生物群落结构，和抗病能力方面有优良的效果，同时PHB可作为欧洲海鲈鱼幼鱼的能量来源，有助于增加全身的脂质含量。

PHB也被用作保护虾免受致病的坎贝尔弧菌的抗生素的替代品，观察到它可以诱导热休克蛋白(Hsp)的表达，并在一定程度上有助于保护虾免受坎贝尔弧菌[9]的侵袭，提高虾的生长性能和消化酶活性、以及虹鳟鱼[9]的免疫系统功能，提高中华绒螯蟹幼体的体重。

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PHB还提高了罗氏沼虾幼虫、蓝贻贝幼虫和尼罗罗非鱼幼鱼的存活率。

PHB不仅能影响海洋生物，还能影响大型牲畜。饲料组成影响大型家畜肠道细菌群落，影响其健康。

综上所述，PHB对大黄鱼等海洋动物和对食物敏感的断奶幼猪等常见陆地动物的生长无不良影响。将来，由PHB制成的塑料，可能包括其共聚物PHBV和P3HB4HB，可以再次用作动物的饲料添加剂。更好的是，由天然PHA材料制成的塑料可以取代石化塑料，以避免海洋或陆地动物误食塑料包装垃圾而死亡。

基于天然PHA材料平台的合成和应用实例，我们认为这种新型材料平台好比一个沉睡的巨人，具有很好的前景。

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