聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)的熔融糖酵解：一种用于回收和调节可生物降解材料的模块化方法

《International Journal of Biological Macromolecules》：Melt-glycolysis of poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate): A modular route to recycling and tuning of biodegradable materials

　　

塞缪尔·劳利斯（Samuel Lawless）| 伊恩·莱维特（Ian Levett）| 史蒂文·普拉特（Steven Pratt）| 布朗温·莱科克（Bronwyn Laycock）

摘要

聚羟基烷酸酯（PHAs）是一类具有良好生物降解性和生物来源性的热塑性塑料。然而，由于在热处理过程中会发生链断裂和性能损失，PHAs通常被认为不可回收。在这里，我们首次展示了PHAs在熔融状态下的糖酵解过程，将其作为PHAs反应性挤出加工的平台，例如用于嵌段共聚物的合成，或者作为一种快速、可扩展且无溶剂的回收策略。使用乙二醇作为糖酵解剂，以及聚（3-羟基丁酸-4-羟基丁酸）（P3HB4HB，含4HB 15%）作为PHA原料，在金属催化剂的帮助下，实现了可控的解聚反应，生成了分子量可调节至2.3 kDa的羟基终止寡聚物。在筛选的催化剂中，二丁基锡二月桂酸盐（DBTDL）表现出最高的活性，显著降低了${\overline{M}}_n$' role="presentation">${\bar{M}}_n$。定量¹H和³¹P核磁共振（NMR）光谱证实了羟基末端基团的形成及其丰度，其分子量估计与SEC分析结果一致。即使在高分子量下，糖酵解产物仍保持独特的热转变特性，并且熔点显著降低至145°C，比原始材料低27°C。这些羟基功能化的寡聚物可作为链延伸、交联或嵌段共聚反应的反应前体，为制备功能性、可调性和可回收材料提供了模块化的途径。本研究确立了P3HB4HB的熔融糖酵解方法，为提高可降解聚合物的循环利用率提供了实用途径，同时通过定制化的再利用创造了潜在的附加值。