摘要：简要介绍了可生物降解型水性聚氨酯的降解机理，重点综述了纤维素、木质素、淀粉及植物油改性的可生物降解型水性聚氨酯的研究现状及最新进展，最后对可生物降解型水性聚氨酯的研究及应用前景进行了展望。

    关键词：水性聚氨酯;生物降解;研究进展

    0.前言

    水性聚氨酯(WPU)是采用水作为分散介质的聚氨酯乳液，因其具有环保、不易燃烧、无毒并兼有溶剂型聚氨酯的很多优异性能而被广泛应用于涂料、黏合剂、皮革、纺织工业等领域[1-2]。但是由于聚氨酯在自然界中降解和回收利用困难，其产品用途和数量与日俱增的同时将加重对环境的污染。目前，合成水性聚氨酯的主要原料来源仍是石油化工产品，而日益严重的石油危机将限制聚氨酯工业原材料的来源，影响其发展。因此，以可再生的天然高分子为原料，研究开发可降解的聚氨酯材料，不仅可以减少对环境的污染破坏，还可以缓解聚氨酯工业对石油产品的依赖性。天然高分子包括纤维素、淀粉、木质素等，这些结构中都含有丰富的羟基，理论上，都具有代替多元醇与异氰酸酯基反应制备聚氨酯材料的潜力。利用天然高分子制成各种生物可降解水性聚氨酯材料，既可以减少石油基多元醇的用量，又能赋予制品生物降解性能，这对发展聚氨酯工业，缓解当前人类所面临的能源和环境危机，都具有十分重要的意义。

    1.可生物降解高分子材料的降解机理及表征

    凡不造成地球生态环境破坏的材料均可称为可循环材料。可循环材料有许多种，现最受人们重视发展的材料为生物降解高分子材料。高分子材料的生物降解是指在生物(主要是真菌、细菌等)作用下，聚合物发生降解、同化的过程。聚合物的降解机理十分复杂，一般认为生物降解并非单一机理，是复杂的生物物理、生物化学作用，同时伴有其他的物理化学作用，如水解、氧化等，生物作用和物理作用相互促进，具有协同效应[3]。天然高分子化合物改性的聚氨酯材料在生物降解时，大致分成两个阶段：(1)天然高分子化合物的降解，使聚氨酯在表面上形成了许多微孔洞。随着孔洞逐渐增大，氨酯键首先被微生物分解;(2)随着微孔产生使得微生物容易侵袭内部的天然高分子化合物，在内部形成微孔，加速直至聚氨酯完全降解[4]。目前常用的生物降解性表征方法大致有：残量及相对分子质量测定法[5]，结构变化法，分解产物的检测，机械强度法，外观法，霉菌法。各种有关生物降解性的分析表征方法还存在一些不足之处，因此在研究过程中往往要根据具体情况采取多种方法综合进行测试[6]。

    2.可生物降解水性聚氨酯的结构特点

    生物降解主要取决于聚合物分子的大小和结构、微生物的种类以及环境因素，其中材料的分子结构及组成是决定性影响因素[3]。一般情况下[7]，脂肪族酯键、肽键>氨基甲酸酯>脂肪族醚键>亚甲基。此外，分子量大、分子排列规整、疏水性大的高分子材料不利于微生物的侵蚀和生长，不利于生物降解。聚氨酯是大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段的高聚物。聚氨酯的主链通常由玻璃化转变温度低于室温的柔软链段(软段)和高于室温的刚性链段(硬段)嵌段而成，软段由低聚物多元醇(如聚酯、聚醚)构成，硬段由二异氰酸酯和低分子扩链剂(如二胺和二醇)构成。