随着对传统石油基塑料环境问题的日益关注以及对可持续材料需求的增加，基于生物的塑料的全球市场正在快速增长。2022年，全球生物塑料的产量为220万吨，预计到2028年将增长到740万吨（Saishree et al., 2025）。在各种生物塑料中，聚羟基烷酸酯（PHAs）成为最有前途的生物材料之一。PHA是通过微生物发酵生产的生物基聚酯，它们在广泛的条件下都是环保且完全可生物降解的，因此成为传统石油基塑料的有力替代品（Behera et al., 2022）。此外，PHA还可以从农业或工业废弃物等可再生资源中生产，进一步提高了其循环性和可持续性（Paloyan et al., 2025, Roy and PM, 2014, Zhang et al., 2025）。然而，大多数市售PHA是由葡萄糖和蔗糖等昂贵原料生产的，这大大增加了PHA的生产成本（Gundlapalli and Ganesan, 2025）。为了降低生产成本，人们开始使用废弃物原料生产PHA（Maraveas and Maraveas, 2020）。例如，PHA是通过发酵废弃甘油（ biodiesel生产过程中的副产品）制备的（Zhao et al., 2025）。除了使用废弃物原料外，混合微生物培养（MMCs）还可以减少或消除严格灭菌的需要，从而降低能源消耗和运营成本（Coats et al., 2016）。此外，包括蓝细菌和微藻在内的光合微生物可以利用阳光和二氧化碳等可再生资源（Fradinho et al., 2013, Higuchi-Takeuchi and Numata, 2019）。这些方法为减少PHA生产的资源需求和总体成本提供了有希望的途径。
根据其组成单体单元中的碳原子数量，PHA可以分为三类：短链长度（scl）PHA由含有3-5个碳原子的单体组成；中链长度（mcl）PHA由含有6-14个碳原子的单体组成；长链长度（lcl）PHA由超过14个碳原子的单体组成（Ahn et al., 2025, Getino et al., 2024, Hong et al., 2025）。其中，scl-PHA由于具有相对较高的拉伸强度（可与聚丙烯媲美，Kaniuk and Stachewicz, 2021），因此被广泛生产和研究。此外，scl-PHA还具有优良的热性能，使其特别适合用作包装材料的替代品（Shishatskaya et al., 2016）。在scl-PHA中，聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基丁酸酯)（PHBV）和聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)（P3HB4HB）受到了广泛关注。与均聚物聚(3-羟基丁酸酯)（PHB）相比，这些共聚物具有更好的热性能、机械性能和加工性，更适合用于包装应用（Strong et al., 2016, Zhou et al., 2023）。
recent的研究加深了对scl-PHA共聚物的理解，解释了它们的关键热性能和机械性能（Cong et al., 2008b, Ibrahim et al., 2020, Jin et al., 2023）。一些研究强调了结构与性能之间的关系。例如，对PHBV的研究表明，3-羟基丁酸酯（3HV）含量的变化会显著影响共聚物的物理性质：增加3HV含量可以降低熔点、玻璃化转变温度并提高弹性（Savenkova et al., 2000）。这种可调性使得PHBV能够针对需要特定热性能和机械性能的应用进行定制。类似地，对P3HB4HB的研究表明，加入4-羟基丁酸酯（4HB）单元可以显著提高柔韧性、断裂伸长率并降低结晶度（Turco et al., 2021）。这些改进不仅扩展了生物塑料在包装领域的应用潜力，还使其在医学和制药等其他科学领域也有应用前景（Abdeladhim et al., 2024, Pulingam et al., 2022）。
尽管对PHBV或P3HB4HB的单体进行了广泛的表征，但在共同框架内比较这两种聚合物的结构、热性能和机械性能的研究仍然有限。这样的比较可以提供宝贵的见解，了解共聚物化学组成和组成的不同如何影响结晶行为、热转变和机械响应，这对于聚合物加工和终端应用非常重要。缺乏直接的性能比较也限制了人们对scl-PHA共聚物进行实际应用的合理优化。为了弥补这一差距，本研究系统地研究和比较了PHBV和两种不同4HB含量的P3HB4HB共聚物的热性能和机械性能。具体而言，该研究评估了关键的化学和物理参数，包括熔点（T_m）、玻璃化转变温度（T_g）、降解温度、拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率，并阐明了共聚物结构与其物理性能之间的关键关联。通过明确PHBV和P3HB4HB共聚物的结构-性能关系，本研究为材料选择和针对特定应用的可降解材料的定制工程提供了实用的基础。
