可生物降解的刷毛降解率：PLA 與 PHA 基纖維的比較研究

隨著全球美容行業轉向可持續發展，對傳統塑料刷毛（長期以來是環境污染源）的環保替代品的需求激增。傳統的化妝刷刷毛通常由尼龍或聚酯等不可生物降解的材料製成，可以在垃圾填埋場中存在幾個世紀，導致微塑料積累。因此，PLA（聚乳酸）和 PHA（聚羥基脂肪酸酯）等生物基可生物降解纖維已成為有前景的替代品。通過比較測試探討了 PLA 和 PHA 刷毛的降解率，揭示了它們的環境性能和化妝品應用的實際可行性。

了解 PLA 和 PHA：基礎知識

PLA 源自玉米澱粉或甘蔗等可再生資源，是使用最廣泛的生物塑料之一。它主要在工業堆肥條件下通過水解和微生物作用分解成二氧化碳和水。相比之下，PHA 是由微生物（例如細菌）通過植物油或農業廢物等有機原料的發酵合成的。它的降解依賴於微生物酶，能夠在多種環境中分解，包括土壤、海洋和家庭堆肥。

比較測試：關鍵指標和結果

為了評估降解率，我們在三種常見情況下進行了受控測試：工業堆肥（58°C，高濕度）、家庭堆肥（25–30°C，環境濕度）和土壤掩埋（20°C，自然微生物活動）。對 PLA 和 PHA 的刷毛樣品（直徑 0.1 毫米，長度 5 厘米）進行了 12 個月的監測，測量質量損失、拉伸強度保留和微生物定植。

工業堆肥：兩種材料均快速降解，但 PHA 的性能優於 PLA。 PLA 在 3 個月後表現出 85% 的質量損失，到第 6 個月完全降解（98% 質量損失）。 PHA 在短短 2 個月內實現了 90% 的質量損失，到第 4 個月完全降解。這是由於 PHA 的結晶度較低，使其更容易被微生物酶吸收。

家庭堆肥：在較溫和的條件下，降解速度顯著減慢。 PLA 的質量在 6 個月後僅損失了 20%，在 12 個月後損失了 45%，殘留碎片仍然可見。然而，PHA 在 6 個月時質量損失達 35%，在 12 個月時質量損失達 70%，完整碎片較少。這凸顯了 PLA 依賴高溫進行有效分解，這是消費者處置的一個限制。

土埋：在天然土壤中，PHA 再次表現出優異的降解性。 12 個月後，PHA 樣品質量損失了 60%，並出現可見的碎片和微生物生物膜覆蓋。 PLA 僅損失了 25% 的質量，結構保持完整，微生物活性極低。這表明與 PLA 相比，PHA 更適合意外環境釋放（例如戶外廢物）。

降解期間的機械性能

除了降解速度之外，刷毛在使用過程中的功能也至關重要。拉伸強度測試表明，PLA 在使用 3 個月後（廢棄前）保留了其初始強度的 70%，而 PHA 保留了 65%。然而，在降解過程中，一旦水解開始，P​​LA的強度急劇下降，導致脆性斷裂，而PHA則降解得更緩慢，保持柔韌性的時間更長。對於化妝刷來說，這意味著 PHA 刷毛在使用過程中不太可能過早斷裂，但軟化速度可能比 PLA 稍快。

環境影響和實際考慮

這兩種材料都會產生無毒的降解產物（二氧化碳、水和生物質），避免微塑料污染。然而，解放軍的生產依賴農業資源（例如玉米），引發了人們對土地使用和糧食競爭的擔憂。通過微生物發酵生產的 PHA 可以利用有機廢物流（例如食物殘渣），具有循環經濟優勢。成本仍然是一個障礙：由於發酵過程複雜，PHA 目前的成本是 PLA 的 2-3 倍，儘管規模化可以縮小這一差距。

結論：選擇合適的光纖

對於優先考慮快速工業堆肥合規性的品牌，PLA 提供了一種經濟高效的解決方案。對於那些以消費者友好型處置（家庭堆肥/土壤）或海洋安全為目標的企業，PHA 更勝一籌，儘管成本較高。隨著可持續發展法規的收緊和消費者意識的增強，了解這些降解的細微差別將是開發平衡性能、承受能力和環境責任的刷子的關鍵。