聚（4-羟基丁酸酯）（P4HB）是一种新型的生物基可降解材料，因其优异的力学性能和环境友好性而备受关注。近日，青科大阚泽/丁奕同/李志波教授团队围绕P4HB/淀粉改性、P4HB/PLA增韧改性及其后续应用拓展研究方面取得系列进展。

进展一：改性淀粉（BSt-PCL）填充P4HB薄膜——低成本、高性能全降解薄膜

采用球磨淀粉接枝聚己内酯（PCL）改性技术，赋予淀粉（Starch）热塑加工性的同时，增强了其与P4HB的相容性。研究发现，相较于P4HB/Starch复合薄膜，P4HB/ BSt-PCL复合薄膜的力学性能显著提升，其断裂伸长率保留率从37.1%提升至74.3%，提高了100%左右；另外，其快速降解能力也得到了很好的保持。该成果为低成本全降解包装薄膜的开发提供了新思路。该工作以研究论文的形式发表于国际知名期刊Carbohydrate Polymers（一区Top期刊，IF=10.7）上，题目为"Creation of fully degradable and mechanically robust poly(4-hydroxybutyrate) films by filling modified starch"。

图1球磨淀粉接枝工艺机理图及其分子动力学模拟示意图

论文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0144861724006623

进展二：PLA/P4HB界面交联增容——力学性质与形状记忆性质协同提升

热力学计算表明，聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）具有选择性分散于PLA和P4HB相界面的趋势，基于此，团队将PGMA引入PLA/P4HB共混体系，利用其界面交联增容能力来增强PLA和P4HB间的界面相容性，并引入交联结构。改性后，PLA/P4HB共混物的力学性能和形状记忆性能均显著提升，其断裂伸长率从20.8%提升至265.1%，形状记忆恢复率也从71.1%提升至93.6%。该工作以研究论文的形式发表于国际知名期刊Polymer Degradation and Stability（IF=6.3）上，题目为"Favorable compatibility efficiency and thermal stability of PLA/P4HB/PGMA blends contributed by phase interface-located chain expansion reaction"

图2PLA/P4HB/PGMA共混材料的界面交联增容反应示意图与其力学性质、形状记忆性质的提升效果

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391024005020

进展三：交联PLA/P4HB超临界发泡——高抗冲、超隔热泡沫材料

利用原位交联策略将交联网络引入PLA/P4HB共混物体系，通过调控其界面相容性、熔体强度和结晶能力，实现了高体积膨胀比（35.4）、高发泡密度（2.0×10⁷cells/cm³）的闭孔PLA/P4HB泡沫的制备。其导热系数低至31.5 mW/(m·K)，比冲击强度达26.17 kJ·m-2/(g·cm-3)，作为一种高抗冲、超隔热泡沫材料，有望用于电商包装、冷链运输等领域。该工作以研究论文的形式发表于国际知名期刊International Journal of Biological Macromolecules（一区Top期刊，IF=7.7）上，题目为"In-situ cross-linking strategy for achieving excellent impact resistance and thermal insulation of closed-cell poly(lactic acid) (PLA)/poly(4-hydroxybutyrate) (P4HB) foams"。

图3 PLA和P4HB间的相界面增容与PLA/P4HB泡沫的隔热机理示意图

论文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0141813025012188

以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及山东省高等学校青创科技支持计划的资助。