范鑫，王歡，黃峻榕
（陜西科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710021）
摘要：聚氨酯泡沫因具有良好的保溫、緩沖、化學(xué)穩(wěn)定等性能，在包裝、醫(yī)藥、吸聲、阻燃等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。聚氨酯泡沫是由石油基多元醇與異氰酸酯反應(yīng)而得，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。植物油、木質(zhì)素、淀粉等生物基材料改性后可替代石油基多元醇制備聚氨酯泡沫，是一種綠色可再生材料。該文綜述生物基多元醇的種類、改性方法及應(yīng)用，展望生物基聚氨酯泡沫材料在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用前景，旨在為生物基聚氨酯泡沫在食品包裝方向的應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞：生物基聚氨酯泡沫；植物油；木質(zhì)素；淀粉；食品包裝材料
聚氨酯的全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上存在重復(fù)的氨基甲酸酯基團(tuán)（—NHCOO—）的一類高分子聚合物的總稱，由多元醇和二元或多元異氰酸酯通過一系列聚合反應(yīng)而生成。聚氨酯材料可分為泡沫、油墨、黏合劑和薄膜等。其中聚氨酯泡沫材料為多孔結(jié)構(gòu)，具有緩沖性能好、保溫性能好、吸聲性能好、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，因此，聚氨酯泡沫材料近年來在保溫、醫(yī)藥、阻燃、隔音、包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。2020年，我國聚氨酯市場(chǎng)消費(fèi)規(guī)模超1200萬t。預(yù)計(jì)到2025年，全球聚氨酯市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到931億美元，我國聚氨酯的消費(fèi)量預(yù)計(jì)達(dá)到1828萬t[1]。
20世紀(jì)40年代，聚氨酯泡沫已被成功合成。聚氨酯泡沫合成的反應(yīng)歷程包括擴(kuò)鏈反應(yīng)、發(fā)泡反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)[2]。其中，擴(kuò)鏈反應(yīng)是多元醇和異氰酸酯發(fā)生聚合，生成聚氨基甲酸酯的反應(yīng)；發(fā)泡反應(yīng)是異氰酸酯與水反應(yīng)生成CO2和氨基甲酸，氨基甲酸易分解為CO2和脲基聚合物；交聯(lián)反應(yīng)是異氰酸酯分別與氨基甲酸酯和脲基聚合物反應(yīng)生成脲基甲酸酯和縮二脲的反應(yīng)。聚氨酯泡沫的主要原料為多元醇和異氰酸酯，均來源于石油，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，基于可再生或可降解的生物基聚氨酯泡沫的研究受到重視，其中植物油、木質(zhì)素和淀粉的研究較多[3]。
本文綜述合成生物基聚氨酯泡沫所需的生物基多元醇的種類、改性方法及應(yīng)用，以期為生物基聚氨酯泡沫材料在食品包裝領(lǐng)域研究提供參考。
1生物基多元醇的種類及改性方法
1.1植物油基多元醇
植物油是由脂肪酸和甘油構(gòu)成的甘油三酯，含有羰基和酯基，具有制備生物基多元醇的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，部分植物油脂肪酸的結(jié)構(gòu)式如圖1所示。目前，研究學(xué)者已利用蓖麻油、大豆油、棕櫚油、廢棄油脂等植物油，通過羥基化改性制備生物基多元醇，進(jìn)而合成植物油基聚氨酯泡沫，具體方法和應(yīng)用如表1所示。
圖1植物油脂肪酸結(jié)構(gòu)式
表1植物油基聚氨酯泡沫的來源、改性方法、性能及應(yīng)用
植物油羥基化的改性方法包括環(huán)氧羥基化、酯交換、加氫甲?；?、酰胺化、臭氧分解和硫醇-烯反應(yīng)等，其中最常見的環(huán)氧羥基化法[14-15]反應(yīng)歷程如圖2所示。
圖2大豆油的環(huán)氧羥基化反應(yīng)歷程
Lin等[10]通過環(huán)氧羥基化法對(duì)地溝油進(jìn)行羥基化改性，得到地溝油基多元醇，其制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫具有穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，可用于保溫材料的開發(fā)。Polaczek等[16]利用環(huán)氧羥基化法合成棕櫚油多元醇，棕櫚油基多元醇取代20%的石油基多元醇制備了開孔聚氨酯泡沫，其導(dǎo)熱系數(shù)為39～42mW/（m·K），表觀密度約為13～15kg/m3。Yeoh等[6]用環(huán)氧羥基化法合成棕櫚油基聚酯多元醇，利用棕櫚油基聚酯多元醇制備了軟質(zhì)聚氨酯泡沫，泡沫的孔隙率為89%～90%、孔徑35～2165μm、抗拉強(qiáng)度59～78kPa、抗壓強(qiáng)度48～55kPa，具有良好的吸水性能、可控降解性和低細(xì)胞毒性，是一種潛在的生物醫(yī)用材料。
此外，硫醇-烯反應(yīng)也是制備植物油基多元醇常用的改性方法，具有副產(chǎn)物易去除、無需添加催化劑等優(yōu)點(diǎn)，具體如圖3所示。
圖3大豆油與硫醇反應(yīng)
硫醇-烯反應(yīng)制備植物油基多元醇分為3個(gè)步驟：1）通過光或熱激發(fā)形成自由基；2）自由基在硫原子上轉(zhuǎn)移形成硫?；?；3）硫?；c雙鍵發(fā)生反馬爾可夫尼科夫反應(yīng)，最終得到植物油基多元醇。Lee等[4]利用通過硫醇-烯反應(yīng)制備了兩種不同羥基值的蓖麻油多元醇共混物，當(dāng)共混比達(dá)到50%時(shí)，制備的蓖麻油基聚氨酯泡沫的抗壓強(qiáng)度增加了50%～75%，是一種良好的緩沖材料。Ramanujam等[8]將玉米油通過硫醇-烯反應(yīng)制備玉米油基多元醇，在制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫時(shí)加入了阻燃劑甲基膦酸二甲酯，其泡沫的燃燒時(shí)間和失重率從115s和38wt%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分別降低為3.5s和5.5wt%，熱釋放率和總熱釋放率顯著降低，可應(yīng)用于阻燃材料。
為了改善植物油基聚氨酯泡沫的性能，研究者除了通過羥基化改性，還通過功能物質(zhì)復(fù)配等方法進(jìn)行改性。Hsieh等[5]在蓖麻油基聚氨酯泡沫中添加2wt%～4wt%松香，提升了材料的抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，同時(shí)降低了吸水率。Septevani等[7]發(fā)現(xiàn)，將棕櫚油基多元醇和聚醚多元醇共混，所制備的生物基硬質(zhì)聚氨酯泡沫的力學(xué)性能、熱性能、尺寸穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度和隔熱性能均提高；當(dāng)共混比達(dá)到50%時(shí)，抗壓強(qiáng)度和隔熱性能分別提高了20%和10%。Liu等[9]制備了菜籽油基聚氨酯泡沫和椰子油基聚氨酯泡沫，研究表明，菜籽油基聚氨酯泡沫的低頻吸聲系數(shù)比石油基聚氨酯泡沫提高了20%，但其力學(xué)強(qiáng)度降低；椰子油基聚氨酯泡沫，具有良好的傳聲損失，可應(yīng)用于吸聲材料。Leszczyńska等[17]以75%菜籽油基多元醇和15%天然填料（如山莓果渣、樹莓籽、榛子殼和核桃殼）為原料，制備了低吸水率（<1%）、高尺寸穩(wěn)定性（<±0.5%）、高閉孔率的硬質(zhì)聚氨酯泡沫。Cz?onka等[11]將大豆油基聚氨酯泡沫與丁香共混制備聚氨酯泡沫，研究表明，當(dāng)丁香填充量為1wt%和2wt%時(shí)，泡沫材料的抗壓強(qiáng)度提高約18%，抗拉強(qiáng)度提高約11%，沖擊強(qiáng)度提高約8%，同時(shí)顯著提高了材料的抗菌性能。梁可可[12]將大豆油基多元醇與9，10-二氫-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物共混，制備聚氨酯硬質(zhì)泡沫，其極限氧指數(shù)為27.8%，是良好的阻燃材料。
1.2木質(zhì)素基多元醇
木質(zhì)素在自然界中儲(chǔ)量巨大，僅次于纖維素，是唯一具有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的可再生資源。木質(zhì)素是由對(duì)香豆醇、松柏醇和芥子醇3種苯丙烷結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，具體見圖4。
圖4木質(zhì)素的3種結(jié)構(gòu)單元
由圖4可知，3種結(jié)構(gòu)單元通過醚鍵和碳-碳鍵連接形成的三維立體聚合物。木質(zhì)素中含多種活性官能團(tuán)，如酚類、酮類和其他發(fā)色團(tuán)等。根據(jù)木質(zhì)素分離方法的不同，可分為硫酸鹽木質(zhì)素、堿木質(zhì)素、有機(jī)溶劑木質(zhì)素、醋酸木質(zhì)素和酶水解木質(zhì)素。木質(zhì)素因具有羥基、甲氧基、羰基和羧基等官能團(tuán)，可以改性后增加羥基的含量，制備木質(zhì)素基聚氨酯泡沫[18]，具體方法和應(yīng)用見表2。木質(zhì)素在聚氨酯泡沫中的應(yīng)用主要分為兩種，一種是經(jīng)化學(xué)改性后得到木質(zhì)素基多元醇作為原料參與反應(yīng)制備木質(zhì)素基聚氨酯泡沫，另一種是直接摻入到聚氨酯泡沫中。木質(zhì)素基聚氨酯泡沫具有良好的生物降解性、紫外線穩(wěn)定性、抗氧化性、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性[19]。
木質(zhì)素基多元醇的改性方法包括物理改性和化學(xué)改性，其中化學(xué)改性包括氧烷基化改性、功能化改性和液化改性等。木質(zhì)素與甘油的液化反應(yīng)見圖5。
圖5木質(zhì)素與甘油的液化反應(yīng)
付文星[20]對(duì)水稻秸稈進(jìn)行液化改性，通過物理發(fā)泡制備了水稻秸桿基聚氨酯泡沫，研究表明，發(fā)泡劑用量為2%、催化劑用量為2%、異氰酸酯指數(shù)為1.2、硅油用量為4%時(shí)，水稻秸稈基聚氨酯泡沫的密度為40kg/m3、拉伸強(qiáng)度為309kPa、壓縮強(qiáng)度為154kPa，且具有良好的熱穩(wěn)定性及可降解性。袁東方[28]以水稻秸稈為原料，通過液化改性得到水稻秸稈基多元醇，再采用物理發(fā)泡制備了水稻秸稈基聚氨酯泡沫，研究表明，當(dāng)催化劑用量為2.5%、硅油用量為4%時(shí)，制得的聚氨酯泡沫力學(xué)性能最佳。張廣宇[29]對(duì)花生殼粉進(jìn)行液化改性，制備了花生殼基多元醇，并應(yīng)用到硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料中，有效提升了聚氨酯泡沫的保溫隔熱性能。陳應(yīng)[25]通過液化改性椰衣制備聚氨酯包裝材料，材料最小緩沖系數(shù)為2.94。Mohammadpour等[21]通過液化得到木質(zhì)素基多元醇，研究木質(zhì)素多元醇含量為25%、50%、75%、100%的聚氨酯泡沫材料，結(jié)果表明，木質(zhì)素多元醇含量越高，使得聚氨酯泡沫材料的密度降低、開孔體積增大、木質(zhì)素疏水性增強(qiáng)、吸油性能越好。
除了上述化學(xué)改性方法，還可通過活性物質(zhì)復(fù)配的方法提升木質(zhì)素基聚氨酯泡沫的性能。鐘銀燕[30]對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行液化處理得到木質(zhì)素基多元醇，將木質(zhì)素基多元醇與Fe3O4納米顆粒復(fù)配，制備了具有超疏水磁性的木質(zhì)素基聚氨酯泡沫，對(duì)油類和有機(jī)溶劑實(shí)現(xiàn)有效吸附。李淑琪[22]通過液化改性得到木質(zhì)素基多元醇，將聚賴氨酸和納米銀復(fù)配用于制備的抗菌型木質(zhì)素基聚氨酯泡沫材料，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有良好的抑菌效果，并具有良好的抗細(xì)菌黏附、抗生物膜形成和超疏水性。余曾成[26]用甘蔗渣作為功能性填料，以大豆油多元醇為原料，制備了甘蔗渣/大豆油基聚氨酯泡沫，研究表明，當(dāng)甘蔗渣含量在10%時(shí)，制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫具備較良好的隔熱性能、力學(xué)性能和可降解性能；當(dāng)甘蔗渣含量在5%時(shí)，其制備的軟質(zhì)聚氨酯泡沫密度為58.11kg/m3、壓縮強(qiáng)度為4.274kPa、拉伸強(qiáng)度為60.43kPa、平均吸聲系數(shù)為0.4873，具備一定低頻吸聲能力及可降解性。劉紫薇[27]對(duì)玉米秸稈進(jìn)行液化改性得到玉米秸稈基多元醇，以玉米秸稈基多元醇和檸檬酸渣為原料，制備的生物質(zhì)基軟質(zhì)聚氨酯泡沫，提高了材料的吸水率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬Cr的有效吸附（吸附率達(dá)到90%以上）。
上述研究表明，木質(zhì)素中含有羥基、甲氧基、羰基和羧基等官能團(tuán)，有利于提高聚氨酯材料合成的反應(yīng)活性和穩(wěn)定性；木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中芳環(huán)骨架的剛性結(jié)構(gòu)可以改善聚氨酯泡沫材料的機(jī)械性能；此外，木質(zhì)素還具有良好的分散性、表面活性、生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，提高了木質(zhì)素基聚氨酯泡沫材料的性能[31]。
1.3淀粉基多元醇
淀粉是植物的主要儲(chǔ)能形式，廣泛存在于植物的果實(shí)、種子、塊根和塊莖中。淀粉是由α-D-吡喃葡萄糖單元構(gòu)成的高聚糖，分子式為（C6H10O5）n，其吡喃葡萄糖的2、3、6位置上有3個(gè)游離的羥基，可作為制備聚氨酯泡沫的活性基團(tuán)。改性淀粉基多元醇的方法包括化學(xué)和物理改性，其中化學(xué)改性方法最為常見，主要包括酯化、醚化、氧化、交聯(lián)、接枝、酸解等方法。Lubczak等[32]通過羥基烷基化得到了淀粉衍生聚醚多元醇，制備了硬質(zhì)聚氨酯泡沫，具有良好的隔熱性和抗壓強(qiáng)度，可應(yīng)用于隔熱材料。Lubczak等[33]利用淀粉作為填料制備聚氨酯泡沫，以淀粉、甘油和碳酸鉀（質(zhì)量比1∶6∶6）為原料，制備聚醚多元醇，結(jié)果表明經(jīng)三聚氰胺改性后得到的聚氨酯泡沫燃燒熱最小。黃一迅[34]通過液化得到玉米淀粉基多元醇，當(dāng)?shù)矸刍嘣歼_(dá)到60%時(shí)，極限氧指數(shù)為24.7%、壓縮強(qiáng)度為296.8kPa、導(dǎo)熱系數(shù)為0.022W/（m·K）、表觀密度為58.2kg/m3，具有良好的阻燃性。
2生物基聚氨酯材料的應(yīng)用
2.1生物基聚氨酯材料在食品包裝中的應(yīng)用
食品包裝材料在保護(hù)食品免受污染、延長(zhǎng)貨架期等方面起到重要作用。食品包裝材料需具備安全無毒、良好的機(jī)械性能、穩(wěn)定性、適宜的水蒸氣和氧氣透過率等性能。目前，食品包裝材料主要有紙制品、塑料包裝、金屬包裝、玻璃包裝等。生物基聚氨酯材料具有良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、透氣性、可降解性和易改性，是一種具有良好應(yīng)用前景的食品包裝材料。Athir等[35]用含兩性離子的聚氨酯與金紅石型二氧化鈦制備了復(fù)合薄膜材料，提高了材料的紫外吸收和可見光反射率，降低了光老化性，抗氧化能力從51%提高到71%，同時(shí)表現(xiàn)出對(duì)大腸桿菌較強(qiáng)的抑菌活性，可作為食品包裝的光穩(wěn)定材料。Saral等[36]以Mahua油基聚氨酯和殼聚糖為原料，復(fù)配氧化鋅納米顆粒，制備了可降解的復(fù)合聚氨酯薄膜，該材料的疏水性提高了約63%，生物降解度高達(dá)86%，并表現(xiàn)出優(yōu)良的抗菌性，是一種生物可降解的食品包裝材料。Zhong等[37]通過季銨鹽基團(tuán)接枝反應(yīng)，制備了一種明膠-蓖麻油基水性聚氨酯材料，相較于傳統(tǒng)聚氨酯材料，其力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、透水性和透氧性均顯著提高。此外，由于季銨鹽的抑菌作用，該水性聚氨酯材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有良好的抑制作用，可使草莓的保質(zhì)期延長(zhǎng)6d以上。Dong等[38]以香芹酚和肉桂醛為抑菌活性物質(zhì)，制備了兩種溫敏型聚氨酯薄膜并用于廣式月餅的保鮮。研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，香芹酚和肉桂醛從聚氨酯材料中釋放的速度增加，釋放率為0.6%～2.2%，并對(duì)大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等均具有抑制作用，使廣式月餅的貨架期顯著延長(zhǎng)。
包裝材料不僅可以保持產(chǎn)品的質(zhì)量、增加其消售范圍，還可以保護(hù)產(chǎn)品免受生物、物理或化學(xué)損害。聚氨酯泡沫材料因其具有多孔結(jié)構(gòu)，在遇到振動(dòng)時(shí)可保證產(chǎn)品的完整性。與紙制品相比，聚氨酯泡沫的優(yōu)勢(shì)在于力學(xué)性能可調(diào)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、功能多樣性可實(shí)現(xiàn)、外觀多樣等。陳應(yīng)[25]對(duì)椰衣進(jìn)行液化改性，制備了椰衣基聚氨酯泡沫，可作為緩沖包裝材料。Cinelli等[39]將硫酸木質(zhì)素液化，并與不同的擴(kuò)鏈劑聚丙烯醇和蓖麻油混合，應(yīng)用于生物基聚氨酯泡沫的制備，可用于包裝材料。Bernardini等[23]制備了木質(zhì)素基聚氨酯泡沫，研究表明：當(dāng)木質(zhì)素含量達(dá)到12%時(shí)，泡沫的表觀密度為65～95kg/m3，抗壓強(qiáng)度為1.35×10-2～3.35×10-2MPa，在包裝方面表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。Bernardini等[24]還制備了木質(zhì)素/蓖麻油基聚氨酯泡沫，材料表觀密度為130～210kg/m3、抗壓強(qiáng)度為7×10-3～3.5×10-2MPa，可用作填充材料或包裝材料。王彩[40]通過將蓖麻油和抗菌劑復(fù)配，制備了具有良好抑菌性、親水性、降解性、細(xì)胞相容性的聚氨酯泡沫，并應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)敷料。上述研究為新型生物基食品緩沖包裝材料提供了新思路。
2.2生物基聚氨酯黏合劑在食品包裝中的應(yīng)用
復(fù)合多層膜因其多功能性而廣泛應(yīng)用于食品包裝中。聚氨酯黏合劑因具有耐低溫性、耐蒸煮性、化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)常被用作食品包裝多層膜中的黏合劑。Nacas等[41]在聚氨酯黏合劑中加入兩種不同粒徑的氮化硼顆粒，即微米級(jí)氮化硼（micro-structured boron nitride，BNm）和納米級(jí)氮化硼（nano-structured boron nitride，BNn），與空白對(duì)照相比，當(dāng)添加1wt% BNm或2wt% BNn時(shí)，復(fù)合材料的水蒸氣滲透率降低了50%，機(jī)械黏合性能提高了37%，可以被用作黏合劑或作為鋁箔的替代品用于食品包裝。Ivey等[42]將雷斯克懶勒籽油和蓖麻油復(fù)配，制備聚氨酯黏合劑，兩種油復(fù)配制得的聚氨酯黏合劑平均剝離強(qiáng)度為6～8N，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-44～-25℃，可作為可降解黏合劑應(yīng)用于食品包裝。Mort等[43]利用雷斯克懶勒籽油通過乳化聚合制備了水性聚氨酯/丙烯酸酯黏合劑，其剝離強(qiáng)度大于6N，可用于密封的食品包裝。Wo?osiak-Hnat等[44]將TiO2加入聚氨酯黏合劑。研究表明，當(dāng)TiO2的添加量為20%時(shí)，膠層的不透明度達(dá)到55.5%，且TiO2改性的黏合劑玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比空白對(duì)照組高5倍，可用于食品包裝的黏合劑。
2.3生物基聚氨酯油墨在食品包裝中的應(yīng)用
油墨是用在食品包裝上的印刷材料，目前廣泛使用的溶劑型油墨易出現(xiàn)溶劑殘留等問題，存在食品安全隱患。水性聚氨酯油墨具有良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性及可印刷性。Vadillo等[45]在合成水性聚氨酯脲時(shí)添加了丹參提取物和3wt%的纖維素納米晶體，其產(chǎn)品具有良好的形狀保真度，并對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有抑制作用，同時(shí)可作為3D打印的生物活性油墨。Zhu等[46]采用預(yù)聚和擴(kuò)鏈反應(yīng)制備了聚氨酯分散體，并加入三羥甲基丙烷進(jìn)行改性，當(dāng)三羥甲基丙烷的添加量為3%時(shí)，聚氨酯分散體的粒徑增大，交聯(lián)密度增加，得到一種藍(lán)色、透明、低酸值、低結(jié)晶度的新型水性油墨。
2.4生物基聚氨酯材料的其他應(yīng)用
聚氨酯泡沫是多孔材料，當(dāng)聲波傳入材料內(nèi)部時(shí)會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，達(dá)到降噪吸聲的目的。劉芳[47]利用菜籽油多元醇和椰子油多元醇代替部分石油基多元醇，成功制備了菜籽油和椰子油基聚氨酯多孔材料，并將聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)引入材料中。一維聲學(xué)黑洞與二維聲學(xué)黑洞均提高了生物基聚氨酯泡沫的高頻吸聲性能。徐澤輝[48]利用松香多元醇和蓖麻油代替部分石油基多元醇，同時(shí)加入了碳納米管和浸漬氧化石墨烯水溶液，制備出高性能降噪聚氨酯泡沫，當(dāng)閉孔率為26.67%時(shí)吸隔聲性能最佳。張丹[49]用棕櫚油多元醇代替部分石油基多元醇，制備了棕櫚油基聚氨酯泡沫材料，并置于汽車艙內(nèi)三個(gè)位置，拓?fù)鋬?yōu)化后有效降低優(yōu)化頻率處的目標(biāo)點(diǎn)聲壓級(jí)。戢楊杰[50]利用花生殼粉對(duì)蓖麻油基聚氨酯泡沫進(jìn)行改性，其材料在400～630Hz時(shí)的吸聲性能和400～6300Hz時(shí)的隔聲性能均有所提升，防火墻接受腔的總聲壓級(jí)下降0.146dB。朱文波[13]利用大豆油多元醇制備了車用降噪聚氨酯泡沫材料，吸聲性能在400～800Hz和3150～4000Hz范圍內(nèi)得到較好的提升。
生物基聚氨酯泡沫在醫(yī)用材料、植物生長(zhǎng)介質(zhì)、汽車部件、家具等方面也廣泛應(yīng)用。馮照喧[51]利用大豆蛋白對(duì)聚氨酯泡沫進(jìn)行改性，制備了聚氨酯泡沫支架，調(diào)高了材料的力學(xué)性能和降解性，且軟骨細(xì)胞可在支架上黏附、增殖及分泌黏多糖。Li等[52]利用液化小麥秸稈作為生物多元醇，制備生物基聚氨酯泡沫，吸水率可達(dá)到594%～1085%，熱穩(wěn)定性良好，并通過種子萌發(fā)試驗(yàn)證明了泡沫作為生長(zhǎng)介質(zhì)的潛力。
3小結(jié)與展望
食品包裝在食品安全中起著重要作用，可保護(hù)食品免受物理、化學(xué)或生物危害。目前聚氨酯材料在食品包裝上的應(yīng)用主要是油墨、黏合劑和薄膜，上述產(chǎn)品單獨(dú)用作食品包裝材料具有局限性。生物基聚氨酯泡沫具有獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，能賦予其良好的緩沖性能、生物降解性、力學(xué)性能、保溫隔熱性等，作為一種新型、綠色的包裝基材，已在食品包裝領(lǐng)域受到重視。此外，還可以針對(duì)不同食品特性，通過添加活性物質(zhì)或化學(xué)改性，賦予生物基聚氨酯泡沫更多的功能特性，提升材料的應(yīng)用適配度，延長(zhǎng)食品貨架期。因此，生物基聚氨酯泡沫在緩沖性、透氣性、熱穩(wěn)定性、可降解性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，在食品包裝領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
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