聚氨酯是由異氰酸酯與多元醇經(jīng)過(guò)聚合反應得到的高分子材料，在塗料、彈性體、膠粘劑、泡沫等領域都(dōu)有非常廣泛的應用。但是多元醇與異氰酸酯都(dōu)來源于石油，随著(zhe)石化資源的枯竭以及環境問題的加重，尋求可再生的替代材料成(chéng)爲研究的一大熱點。目前生物基聚氨酯制備大多都(dōu)是針對(duì)多元醇的生物質替代，報道(dào)較多的是植物油和木質素。木質素作爲儲量豐富的天然有機碳資源，當前利用效率極低，大多被(bèi)作爲燃料而浪費。與植物油相比，在合成(chéng)聚氨酯方面(miàn)木質素不存在“與人争糧”問題并且相關産品性能(néng)優越。因此，木質素在聚氨酯材料研究方面(miàn)具有重要的科學(xué)意義和應用前景。

　　中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所朱錦研究員、陳景副研究員和加拿大多倫多大學(xué)顔甯教授基于其在木質素聚氨酯方面(miàn)的研究基礎，近期在Macromolecular Rapid Communications上發(fā)表了題爲“Lignin-Based Polyurethane: Recent Advances and Future Perspectives”的綜述(DOI:10.1002/marc.202000492)。

　　衆所周知，木質素是通過(guò)無規交聯得到的網絡結構化合物，結構複雜，也正是由于複雜的結構賦予了它多樣(yàng)性，如芳香環賦予其一定的疏水性、剛性以及耐熱性，表面(miàn)的酚羟基、醇羟基等賦予木質素一定的反應活性。但是其本身的羟基由于位阻大活性低，通常要對(duì)其進(jìn)行改性再利用。改性手段主要包括異氰酸酯改性、鹵代烷改性、酯化反應改性、氧丙烯化改性等。將(jiāng)改性後(hòu)的木質素應用于聚氨酯合成(chéng)不僅能(néng)減少石油資源的消耗，提高聚氨酯的力學(xué)性能(néng)，而且賦予了聚氨酯材料一些特定的性能(néng)，如抗紫外性能(néng)、阻燃性能(néng)、疏水性能(néng)、自修複性能(néng)、重塑性能(néng)等。

　　目前，木質素的利用還(hái)存在分離困難的問題，還(hái)不能(néng)完全對(duì)木質素的結構進(jìn)行精确表征，這(zhè)是由于不同的分離工藝以及木材種(zhǒng)類導緻了木質素的結構與單體組成(chéng)不同。在沒(méi)有完全能(néng)制備均一木質素産品的情況下，對(duì)木質素的直接利用存在困難。化學(xué)改性的木質素由于大量化學(xué)試劑的使用以及處理過(guò)程的複雜性，經(jīng)濟成(chéng)本和自然成(chéng)本提高，因此，研究人員應更加緻力于研究木質素的綠色高效轉化策略。

　　綜上所述，木質素在聚氨酯制備中不僅能(néng)實現單體的替代，極大程度地降低成(chéng)本，加速聚氨酯在環境中的降解，還(hái)能(néng)夠實現功能(néng)上的多樣(yàng)化。因此，木質素在生物基聚氨酯中的應用既有優勢又有挑戰，仍然將(jiāng)是今後(hòu)的研究熱點。

　　該項工作得到了國(guó)家重點研發(fā)計劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、甯波市自然科學(xué)基金、甯波市公益類科技計劃項目和國(guó)家留學(xué)基金委等項目的支持。

圖1 木質素聚氨酯的一般合成(chéng)策略和主要應用領域

　　(高分子與複合材料實驗室 陳景 馬曉振)