聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为一种极具前景的生物基可降解材料,在包装和生物医学领域备受关注。然而,其在实际储存过程中力学性能逐渐劣化(即“老化”现象)严重制约了广泛应用。针对这一难题,本研究系统阐释了聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)(PHBH)在室温储存过程中的微观结构演变及其老化机理。研究发现,PHBH老化的本质是非晶区中发生的局域二次结晶:尽管该过程使总体结晶度增加不足1%,却显著提升了刚性非晶比例和玻璃化转变温度,从根本上限制了分子链的运动能力,最终导致材料脆化。首次通过小角X射线散射不变量的下降,直接证实了低密度二次晶体的形成。更为重要的是,通过高于玻璃化转变温度的退火处理,可有效消除二次晶体,同时促进片晶增厚和非晶区均质化,使断裂伸长率从2.9%恢复至10.3%,拉伸强度从21.9 MPa提升至37.8 MPa,实现了强度与韧性的同步恢复。本研究不仅阐明了PHBH的老化机制,还为开发抗老化PHA材料和优化加工工艺提供了理论依据。

相关成果以题为“Unveiling the role of localized secondary crystallization in poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) aging and its effective reversal via annealing”发表于Polymer Degradation and Stability江南大学徐鹏武为该论文的第一作者,江南大学莫永春为第二作者,马丕明为文章的通讯作者,这项工作得到了中国国家自然科学基金(项目批准号:52473035、52373037)的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2026.111950