1. 纖維素改性劑

      纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子材料， 也是天然可再生資源。纖維素大分子的基環(huán)是 D-葡萄糖以 β-1，4 糖苷鍵組成的大分子多糖，相對分子質量約 50 000~2 500 000，其分子式為（C6H10O5） n，結構如圖1所示。

      纖維素化學是高分子化學誕生及發(fā)展時期的主要研究對象，用分離純化的纖維素作原料，可以制造人造絲，賽璐玢，以及硝酸酯、醋酸酯等酯類衍生物和各種改性纖維素。納米纖維素具有許多優(yōu)良性能，尤其強度較高。納米纖維素晶體由于葡萄糖單元結構中的羥基含量多，在水體系中具有很好的分散性。因此，納米纖維素在改性水性聚氨酯中的應用獲得廣泛研究。

2. 纖維素改性水性聚氨酯的研究進展

      采用酸催化水解法制備了納米纖維素晶須（NCW） 懸浮液并對其進行表征。NCW 對WPU 分散體具有一定的增稠和觸變作用，研究了溫度、NCW 含量對懸浮液黏度的影響。隨著 NCW 的加入，相比于原水性聚氨酯分散體系，黏流活化能減小、觸變性增大，能降低 WPU 分散體對溫度的敏感性，可作為一種新型的增稠 -流變二合一助劑。

      以纖維素納米晶須作為添加物，制備了水性聚氨酯纖維素納米晶須復合材料，并對纖維素納米晶須的結構、形貌，以及纖維素的添加量對復合材料性能的影響進行了分析與表征。機械性能測試表明 ：纖維素納米晶須作為水性聚氨酯的增強助劑，增強效果十分顯著。

      用 糯 玉 米 淀 粉 和 棉 絨 經過硫酸水解，成功制備了淀粉納米晶（StN）和纖維素晶須（CW），并首次把 StN 和 CW 同時加入到聚氨酯母體中，考察了 StN 和 CW 含量分別從 1%~5% 和0.2%~1% 的納米復合水性聚氨酯材料的性能。其中經1%StN 和 0.4%CW 改性后的水性聚氨酯納米復合材料，其拉伸強度、楊氏模量、抗張力顯著提高了135%、252% 和 136%， 斷裂伸長率基本保持不變，并且還有較大的熱阻。不同的多糖納米晶體形成強烈的氫鍵網絡，導致協(xié)同效應的增強，為天然納米晶體和晶須制備高性能納米復合材料提供了新的思路。

      采用原位聚合法，合成了納米纖維素水性聚氨酯（WPU）。將納米纖維素成功接枝到水性聚氨酯上，當 CN（硝酸纖維素）含量在0~10% 變化時， 復合材料的楊氏模量從 1.7 MPa 增大到 107.4 MPa，強度從 4.4 MPa 增大到 9.7 MPa ；柔韌性略有降低。WPU 的接枝促進了母體軟段部分的結晶，這種共結晶現(xiàn)象大大提高了材料的界面結合，從而明顯改善了納米復合材料的熱穩(wěn)定性和機械性能。

3 結論

      充分利用天然高分子材料的優(yōu)良特性賦予水性聚氨酯材料新的功能和更高的性能，為提高水性聚氨酯材料的綜合性能和功能化提供了新的研究思路，在涂料、醫(yī)療、生命科學研究、醫(yī)用材料和環(huán)保降解等方面的應用前景廣闊。目前天然高分子材料改性水性聚氨酯方面尚處于研究階段，還需要進一步深入研究。

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