硼酸交联PVA实现海洋生物降解的高性能纸张涂层材料

慧正资讯，韩国科学技术研究院 (KAIST) 宣布，一个联合研究团队解决了平衡包装性能和可持续性要求的技术攻关，他们成功开发出一种可持续、可海洋生物降解的高性能纸张涂层材料。该团队由延世大学（Yonsei University）土木与环境工程系的 Jaewook Myung 教授、生命科学系的 Hanseul Yang 教授和包装与物流系的 Jongcheol Seo 教授领导。

用可生物降解塑料涂覆纸张

塑料污染是全球面临的一个亟待解决的挑战。特别是包装，占塑料总消费量的30-50%。纸质包装虽然环保，但缺乏防潮和强度等关键功能。传统涂层材料加剧了塑料污染，促使人们需要可持续的替代品。聚乙烯（PE）和乙烯乙烯醇（EVOH）通常用作涂层材料。这是为了改善纸包装的低阻隔性。然而，这些物质在自然环境中处理时不会分解，加剧了微塑料污染。针对这一问题，虽然市面上已经开发出由生物基物质和可生物降解塑料制成的包装材料，但在大多数情况下，这类材料会随着包装性能的提高，生物降解性会迅速降低。研究团利用硼酸交联聚乙烯醇（PVA），这种可生物降解塑料来涂覆纸张。从而提高了纸张的生物降解性、阻隔性和强度。与传统塑料相比，所得涂层纸表现出优异的性能。即使在潮湿的条件下，它也表现出优异的阻隔性和物理强度。

生物降解性和生物相容性检测

研究团队还对生物降解性和生物相容性进行了深入研究，通过模拟海洋环境来评估生物降解性，以系统地评估新开发的涂层纸的可持续性。海洋环境以其具有挑战性的生物降解性条件而闻名，研究团队采用了基于呼吸系统的生物反应器来进行，它测量了碳矿化成二氧化碳的程度，通过扫描电子显微镜捕捉到了海洋细菌分解涂层材料的现象，研究发现经过111天的生物降解后，发现涂层纸的生物降解率达到 59-82%。

此外，研究团队通过人胚胎肾和小鼠胚胎成纤维细胞证实了体外生物相容性，并通过小鼠实验验证了涂层纸的高体内生物相容性。

提高包装性能的涂层策略

研究成果被发布在Green Chemistry and Food Chemistry 期刊上

研究团队通过这项研究，提出了一种涂层策略，既能提高包装性能，又能保持可持续性，以解决纸质包装的弊端。以硼酸交联PVA合成涂层纸，包装在使用后的降解，无需人工堆肥条件或污水处理设施即可完成。 新涂层纸在自然环境中可生物降解，毒性低，意外丢弃时不会加剧环境污染。因此，它为塑料包装材料提供了一种可持续的替代品。