1、基于树皮（缩合单宁）的聚氨酯材料,聚酯型,聚醚型,强度高，耐磨性、耐撕裂性、耐油性好,耐水解、耐霉菌、耐挠曲性相对好些,聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。其基本反应是由二元或多元异氰酸酯（主要为甲苯二异氰酸酯TDI和二苯基甲烷二异氰酸酯MDI）的异氰酸根与多元醇的羟基作用。按多元醇种类不同分为聚酯型和聚醚型的聚氨酯。,一、前言,聚氨酯具有优越的性能，如弹性、粘结性、耐磨性、耐低温性及发泡性等，从而可以制得聚氨酯发泡塑料，且密度低、机械性能好。在材料加工方面，聚氨酯的优势是其他高分子材料望尘莫及的。因此，聚氨酯在军民工业中都有很广泛的应用。,20世纪90年代以来，我国聚氨酯工业发展迅速，年增长率约18%
2、，2000年时已超过80万吨。,普通聚氨酯的原料完全来自石油工业，是典型的“白色”高分子材料，制品废弃后难以分解和回收处理，是“白色污染”主要源头之一。开发可降解的绿色聚氨酯材料已经成为一个迫切的课题！,“白色”聚氨酯,“白色”污染,为开发生物可降解材料，人们已经把目光投向天然植物原料，如淀粉、纤维素、甲壳素等。但这些材料制得的制品，或是性能不佳难以实际应用，或是成本太高，经济性不佳，又或者是以粮食、木材等为原料（可谓是扶不起的阿斗） 。,如果用宝贵的森林资源和粮食来换取一些昂贵的可降解塑料，这绝对是得不偿失的。,我国的森林资源并不丰富，而且粮食也不很充裕，因此开发生物降解性材料，不应以破坏森
3、林资源和生态环境为代价。,我们的新思路是，利用废弃的植物原料代替部分石油原料来合成聚氨酯，使植物原料达到100%利用率，实现或部分实现全方位环保生产。而又不会占用森林资源和粮食资源。,二、实验,单宁（Tannin）,单宁又称单宁酸、鞣质, 存在于多种树木(如橡胶树和漆树) 的树皮和果实中，含量可达50 %70 % 。长期以来仅被我国人民用来鞣制生皮使其转化为革 。,缩合单宁,单宁=苯环+六元醚环+酚羟基+醇羟基,1、单宁聚氨酯模型化合物的合成,以儿茶素和苯异氰酸酯的反应来模拟单宁和二异氰酸酯的反应,自然界中，单宁以具有大量酚羟基和少量醇羟基的高聚物形式存在，能否以单宁代替多元醇来合成聚氨酯是开
4、发这一 材料的关键,儿茶素,对上述反应的产物进行核磁共振表征，发现其结构如下所示。,从这些产物的结构我们可以发现，醚环上的醇羟基都未发生反应，只是右侧苯环上的酚羟基被取代。,随温度升高，及催化剂的加入，反应速率加快。,2单宁聚氨酯材料的性能测试实验,以既能溶解单宁又与单宁反应性相匹配的癸二酸酯，并在选择合适催化剂的基础上与多种二异氰酸酯反应，合成一系列聚氨酯弹性体。经研究表明：聚氨酯弹性体中，随单宁含量的增加，弹性体的密度成线性缓慢上升，而强度和模量成指数关系上升。说明，单宁在弹性体中起到了交联的作用。,3微生物降解实验,为与通常的聚氨酯弹性体进行比较，采用相同的合成方法，以三羟基甲基丙烷(T
5、MP)代替单宁合成TMP聚氨酯作为对照物，对几种不同木材腐朽菌进行降解对照实验。,TMP聚氨酯很难被分解，而单宁聚氨酯的质量损失则较明显。,实验结论,儿茶素模型化合物的合成,单宁可作为多元醇组分参与合成聚氨酯,单宁聚氨酯材料性能的测试,单宁在弹性体中起到交联骨架作用,微生物降解实验,单宁在聚氨酯材料中保持了生物活性，而使材料拥有良好的降解性,三、树皮合成的生物可降解聚氨酯材料,树皮的组成复杂，但是在所合成的聚酯中溶解率仍达到90%，而且合成的聚氨酯弹性体性质与单宁聚氨酯弹性体性质很相似。因此树皮可以直接用于聚氨酯的合成，而不需要提纯单宁，大大简化了工序，降低了生产成本。更为有意义的是，由于树皮
6、含有纤维素，比纯粹的单宁聚氨酯显示出更好的微生物分解性。,树皮中单宁的含量和性质因产地的不同而存在差异，这为满足不同使用需求，实现材料的差异化生产提供了可能,聚氨酯合成中多元醇所占比例最大，对性能和成本影响也最大。也即，单宁的性质决定着聚氨酯材料的基本性质。,聚醚型,聚酯型,过多的醚键使得材料质地偏软，压缩强度和回弹性不佳,缺少醚键而使回弹性下降,单宁分子中刚性苯环有效提高压缩强度，六元醚环有效提高了弹性，材料具备了聚醚型、聚酯型聚氨酯的双重优点,单宁聚氨酯,树皮聚氨酯的优点： 1、兼有聚醚型和聚酯型聚氨酯的优点，具有较高压缩强度和高回弹率 2、生物降解性能甚至优于单宁聚氨酯 3、成本较之普通聚氨酯低1520%,更为独特的是，具有化学回收利用的潜力：,树皮聚氨酯,单宁+某胺,合成异氰酸酯的中间体,不仅仅把降解作为废弃物分解消失的手段，而是使它成为新材料生产的一个步骤，不仅消除了废弃物的污染，也节约了资源。,普通降解材料,CO2+H2O,无利用价值的气体,树皮聚氨酯,高性能保温材料,防震包装材料,高回弹海绵,四、应用前景,Thanks for your attention !,
