环保黑科技 | 无核剂可降解PHA，长濑粉体造粒技术革新传统塑料成型

PHA原生原料为微米级超细粉体，但当前市场上大部分的塑料成型设备，均需适3mm 左右的粒状原料。传统工艺采用“熔融混炼机”将粉体加工为颗粒，但面临粉体加工难度高、熔融过程易降解、结晶速率缓慢等痛点。

长濑（NAGASE）突破传统技术框架，凭借自主研发的粉体造粒技术「Ultibatch™」，推出革命性产品PHA-UB。该产品不仅成功破解了传统工艺的诸多难题，更实现了“无核剂添加100% PHA成型”的关键技术突破。

PHA-UB采用“半湿式压缩造粒法”，通过圆盘造粒机直接将PHA粉体压制成近似圆柱形颗粒，全程加工温度不超过PHA熔点，从根源上避免了高温对材料的损伤。

结合表1内容，相较于传统熔融混炼法，PHA-UB的核心优势显著：

提升生产效率：造粒速度显著高于传统工艺，满足规模化生产需求；

有效降低能耗：低温造粒模式大幅减少能源消耗，契合绿色生产理念；

分子量基本保持稳定：规避熔融降解风险，保留PHA原生优异性能；

自带“熔体记忆”功能：无需添加成核剂，即可实现快速结晶。

PHA 的结晶速度较慢，因此在传统工艺中，熔融混炼阶段必须添加能够促进结晶的“成核剂”。然而，成核剂的加入一直存在明显问题 —— 会引发“模具污染”、“成型品软化”、“溶出至成型体表面” 等一系列不良影响。

所谓“熔体记忆效应”，是指聚合物即便处于平衡熔点以上的温度区间，也不会受到热扰动影响，其结晶相的有序结构仍能部分保留的一种非均相熔融状态。图1为其原理示意图，正是这种“非均相熔融状态”，赋予了材料优异的自结晶性能。

图2为通过差示扫描量热仪（以下简称 DSC）测得的、表征 PHA-UB 成核效果的结晶温度数据。

该数据是对三种样品—（a）PHA 粉体、（b）添加成核剂的 PHA（传统熔融混炼法制备）、（c）PHA-UB——的结晶行为进行DSC测试后得到的结果。所有样品均在氮气氛围下，以 10℃/min的速率从室温升温至180℃，恒温保持一段时间后，再以10℃/min 的速率降温，图中所示为降温过程中的结晶温度。DSC 曲线中的放热峰对应结晶化过程，峰值越偏向高温区，表明结晶速率越快。

测试结果显示：传统熔融混炼法制备的（b）添加成核剂的 PHA，通过成核剂的作用将（a）PHA粉体的结晶温度向高温区提升；而（c）PHA-UB无需添加任何成核剂，即可使结晶温度向高温区偏移，展现出优异的结晶性能。

图3展示了以 PHA-UB（100% 纯PHA无添加成核剂）为成型材料制备的挤出薄膜及注塑成型产品的情况。根据成型效果验证，PHA-UB的实际应用表现优良：

挤出薄膜方面，可实现 30μm 厚度的连续成型（而传统工艺中，难以成型厚度小于 100μm 的薄膜）；

注塑成型方面，即便模具温度仅为 70℃，模具内的固化（结晶）过程仍能顺利推进，最终制得结晶度高、无成核剂导致的模具污染问题、外观优良的成型体。

PHA-UB的核心优势在于，以更为简洁的粉体直接造粒工艺，替代传统复杂的熔融混炼工艺，并实现了“高产能、低能耗、无添加、高性能”四大维度的同步突破。

作为可降解的环保材料，PHA-UB不仅适用于薄膜、注塑件等基础场景，未来还可拓展至多个领域，为循环经济下的材料升级提供了创新解决方案。

相关专利

专利第 7387950 号（热塑性树脂粉体造粒物）

专利第 7454097 号（结晶性聚合物的粉体造粒物及其制造方法）

※ Ultibatch™为长濑产业株式会社注册商标。