可持续双功能木材涂层：生物质添加剂实现协同阻燃与紫外屏蔽

本文报道了一种以生物质为基础的水性双功能木材涂层（PUL），通过将植酸-尿素复合物（PU）和木质素磺酸钠（LS）整合到聚天冬氨酸酯（PAE）树脂基质中，实现了协同阻燃（降低峰值热释放率13.47%，增加残炭量70.38%）与优异紫外屏蔽（经336小时加速紫外老化后有效抑制木材表面变色）功能。该研究为开发环保、高效的多功能木材防护涂层提供了新策略。

　　

亮点 (Highlights)

我们开发了一种分层混合涂层，旨在赋予木材表面阻燃性和抗紫外线性（图1）。采用了顺序刷涂策略：首先，将基于植酸（PA）和尿素（UR）反应的一锅法合成的PU阻燃剂混合到PAE树脂中，并作为阻燃底层施用。由于其高极性和多官能团结构，PU不仅在燃烧过程中促进成炭和自由基捕获，而且通过氢键和静电相互作用与PAE基质形成强大的界面结合。随后，将富含芳香结构和发色团的木质素磺酸钠（LS）分散在PAE中，并作为顶层涂覆，以提供紫外屏蔽功能。这种分层设计旨在通过底层实现有效的火焰抑制，同时通过顶层保护木材免受光降解。

结论 (Conclusions)

本研究成功开发了一种水性、生物质基的多功能木材涂层，兼具阻燃和抗紫外线功能。该涂层通过分层混合策略构建，氢键和静电吸附等界面相互作用确保了牢固的层间附着力。通过将阻燃剂（PU）和紫外屏蔽剂（LS）的协同效应整合到交联的PAE树脂网络中，这种生物质基混合涂层在阻燃性（例如，峰值热释放率降低13.47%，残炭量增加70.38%，10秒内自熄）和紫外耐久性（336小时加速老化后有效保持木材颜色和结构稳定性）方面均表现出显著增强。对热解气相产物和燃烧后凝聚相结构的分析证实了PA-尿素和LS之间存在协同阻燃机制。这项工作为木材的功能性表面工程提供了一种可持续、绿色且高效的策略，为木基应用中高性能防护涂层的开发开辟了新途径。