Page 66 - 《精细化工》2020年第3期

·484· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

分子高，当葡萄糖过多时，导致葡萄糖分子优先与 的降解。由于木质素基聚氨酯薄膜引进了木质素的
异氰酸酯分子反应，造成木质素分子团聚析出。表 三维网状结构，聚氨酯交联度增大，材料内部分子
5 为不同质量分数葡萄糖的 glu-PU 薄膜的力学性能 间相互作用力随着增大，自由体积空洞尺寸减小，
及降解性能结果。由表 5 可知，随着葡萄糖的增加， 所以吸水率较低，透气性较差；随着葡萄糖质量分
glu-PU 薄膜的拉伸强度呈上升趋势，而其断裂伸长 数增加，进一步增加聚氨酯材料交联度，在水中扩
率呈明显的下降趋势。这主要是由于葡萄糖作为多 散和溶胀的阻力加大，吸水率减小，耐水性提高，
羟基分子，通过分子结构中的—OH 和—NCO 反应 透气性降低。葡萄糖质量分数达到 3%时吸水率达到
3
2
与木质素、聚己内酯二醇形成连接点，和木质素共 最低值 1.1%，透气性为 0.0016 cm /（m ·d·Pa）；当
同作用将线性聚氨酯结构变为立体网状结构，增加 葡萄糖质量分数达到 4%以上时，反应体系中葡萄糖
聚氨酯材料的刚性链段，聚氨酯分子间作用力增强， 分子过量，聚合物中有大量羟基未参与反应，吸水
拉伸强度增强，但这种无规聚合阻碍了聚己内酯二 率提高，亲水性增强，透气性增强。所以，当木质
醇分子链的有序堆砌，空间网状结构降低了薄膜材 素基聚氨酯薄膜中葡萄糖质量分数从 0 增加至 5%
料的韧性和加工性，导致聚氨酯薄膜断裂伸长率性 时，薄膜的降解率从 3.3%提高至 13.1%。但综合考
能降低。另外，最重要的是随着葡萄糖分子的引入， 虑薄膜的力学性能与降解性能后，将 3%作为一个较
glu-PU 薄膜在自然降解过程中葡萄糖分子会优先降 佳的葡萄糖质量分数，此时薄膜的 60 d 降解率为
解，导致薄膜的结构出现缺陷，进而加速整个薄膜 11.0%。

a—0; b—1%; c—2%; d—3%; e—4%; f—5%
图 4 不同葡萄糖质量分数的木质素基聚氨酯薄膜 SEM 图
Fig. 4 SEM images of glucose modified lignin-based PU films with different glucose contents

表 5 不同葡萄糖质量分数聚氨酯薄膜的力学性能和降解性
Table 5 Mechanical properties and degradation rate of polyurethane films with different glucose content
葡萄糖质量分数/ 拉伸强度 断裂伸长率 降解率/% 吸水率/ 透气性/
样品 3 2
% σ/MPa δ/% （60 d） % 〔cm /(m ·d·Pa)〕
glu-PU0 0 24.0 224 3.3 2.4 0.0089
glu-PU1 1 23.9 210 8.5 1.7 0.0071
glu-PU2 2 25.4 192 10.3 1.3 0.0033
glu-PU3 3 27.6 160 11.0 1.1 0.0016
glu-PU4 4 29.2 144 12.2 2.7 0.0096
glu-PU5 5 27.5 94 13.1 3.5 0.013
注：葡萄糖质量分数为葡萄糖质量占薄膜总质量的百分比。

图 5 为不同葡萄糖质量分数 glu-PU 薄膜的 TGA 明显地看到随着葡萄糖质量分数的增加，glu-PU0、
曲线（a）和 DTG 曲线（b）。可以看到，glu-PU 薄 glu-PU2 和 glu-PU4 薄膜的最大热解速率对应的温
膜热解过程主要发生在 250~500 ℃阶段，而且可以 度为 347、358 和 364 ℃，聚氨酯薄膜的热稳定性提