木质素接枝聚(丙烯酸正丁酯)共聚物作为粘合剂软材料的性能比较：硬木、软木与秸秆木质素的差异研究

本研究针对传统粘合剂材料的环境负担问题，通过ATRP（原子转移自由基聚合）技术将桦木(BLN)、云杉(SLN)和麦秆(WSLN)木质素接枝聚(丙烯酸正丁酯)(LNBA)，系统比较了三种木质素对共聚物热性能(Tg)、流变学和粘合特性的影响。结果表明BLNBA2/4符合Dahlquist压敏胶标准，为生物基粘合剂开发提供了新思路。

　　

随着石化基粘合剂带来的环境问题日益突出，开发可再生生物基替代材料成为研究热点。木质素作为植物细胞壁中含量第二大的天然高分子，因其丰富的芳香结构和可修饰性被视为理想候选。然而，不同植物来源的木质素（硬木、软木和草本）在化学结构上存在显著差异，这些差异如何影响其聚合物复合材料的性能尚不明确。

为解决这一问题，研究人员通过三步法开展研究：首先将桦木(BLN)、云杉(SLN)和麦秆(WSLN)木质素转化为溴异丁酸酯大分子引发剂(LNBr)，随后采用原子转移自由基聚合(ATRP)技术接枝聚(丙烯酸正丁酯)(LNBA)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和尺寸排阻色谱/凝胶渗透色谱(SEC/GPC)验证结构，并系统比较了不同木质素对材料热性能(T_g)、流变行为和粘合特性的影响。

关键技术包括：1）ATRP可控聚合技术；2）多尺度表征手段（FTIR/NMR/SEC-GPC）；3）热分析联用技术（DSC-TGA）；4）针对桦木木质素设计不同聚合度(DP=2/4/10)的对比实验。

【结构表征】FTIR在1730 cm^-1处发现酯基特征峰，¹H NMR显示接枝后出现丁基特征峰(0.9-2.3 ppm)，SEC/GPC证实分子量分布变宽且出现高分子量拖尾，证明成功接枝。

【热性能分析】DSC显示所有LNBA的T_g(-45至-35°C)均高于均聚物PnBA(-54°C)，其中BLNBA系列T_g最高。TGA表明木质素类型显著影响热稳定性，WSLN基材料降解温度最低。

【流变与粘合性能】频率扫描显示储能模量(G')随木质素刚性增加而升高，BLNBA2/4的tanδ值(0.3-0.5)满足Dahlquist压敏胶标准，剥离测试中表现出最佳粘合强度。

该研究首次系统比较了三类木质素对丙烯酸酯共聚物性能的影响规律，证实桦木木质素在DP=4时能平衡粘弹性和粘附力。这不仅为生物基粘合剂设计提供了分子层面的指导，还拓展了农业废弃物（麦秆）的高值化利用途径。发表于《Biomacromolecules》的这项工作，标志着木质素基功能材料研究从单一性能优化迈向结构-性能关系的精准调控阶段。