
水性生物基聚氨酯树脂的合成和应用是以生物质资源(如植物油、生物质酸)为原料,通过水性化工艺制成的聚氨酯树脂,兼具环保和高性能的特点,是当前材料科学的热点之一。
一、合成方法
核心是用可再生资源替代石油基原料,主要方法有:
生物基多元醇聚合法:用大豆油、蓖麻油等植物油经环氧化等反应制成多元醇,再与异氰酸酯反应。
生物基纳米填料法:将木质素、纤维素等纳米颗粒共混入树脂,提升机械和热性能。
生物基亲水扩链剂介入法:用天然物质(如没食子酸)作为扩链剂,实现水性化并赋予功能。
二、应用领域
涂料与油墨:用于木器、金属、塑料底材,环保且性能好(如硬度、耐水性)。
纺织品功能化:赋予纺织品防水、冰凉手感等功能。
合成革:作为溶剂型聚氨酯的环保替代品,用于服装革等。
生物医学:具有生物相容性和可降解性,用于药物控释、抗菌涂层等
三、研究挑战
成本与性能平衡:生物质原料成本较高,需提升综合性能。
工艺优化:水性化工艺(如乳化、扩链)需精细控制。
功能化与规模化:赋予抗菌、阻燃等功能并实现工业化生产。
四、最新研究进展
高性能化:通过引入刚性结构(如环状二肽)或双重交联网络,显著提升力学强度和热稳定性。
绿色制备:致力于开发溶剂-free、催化剂-free的合成路线,降低环境足迹。
应用拓展:在阻燃复合材料(如BWPU膜用于合成革,LOI值达24.7%)和水性UV固化涂料方面取得进展。
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