聚氨酯泡沫与皮革的光降解行为对比研究：揭示软段组成对微塑料环境风险的影响机制

针对聚氨酯(PU)微塑料(MPs)在环境中的潜在危害，研究人员通过对比聚醚型(PU-S)与聚酯型(PU-L)聚氨酯的光降解行为，发现PU-S降解速率更快且释放更多纳米塑料颗粒(NPs)和溶解有机物(DOM)，其总有机碳(TOC)释放量较PU-L高58.9±2.52 mg/g。该研究为理解非烯烃类MPs的环境行为提供了理论依据，成果发表于《Journal of Environmental Sciences》。

　　

在全球塑料年产量超3亿吨的背景下，聚氨酯(PU)作为含致癌原料二异氰酸酯的工程塑料，其微塑料(MPs)污染问题日益严峻。研究表明，每年约有300万吨PU MPs通过污水进入海洋，而这类物质能吸附环境毒素并侵入人体胎盘。更令人担忧的是，PU在紫外线作用下的降解行为与其软段结构密切相关——聚醚型(PU-S)与聚酯型(PU-L)可能呈现完全不同的环境归趋，但这一机制尚未被系统揭示。

南京大学环境学院的研究团队在《Journal of Environmental Sciences》发表的最新研究中，创新性地采用中压汞灯模拟太阳光辐射，通过场发射扫描电镜(FESEM)、二维红外光谱等先进表征技术，首次阐明了软段化学结构对PU光降解的关键调控作用。研究发现：PU-S表面呈现裂纹型断裂，300小时老化后释放的TOC比PU-L高58.9±2.52 mg/g；而PU-L因酯键的脱羧反应表现出延迟老化特性。更值得注意的是，PU-S降解过程中产生的纳米级塑料颗粒(NPs)和溶解有机物(DOM)显著多于PU-L，这与其聚醚链段更易发生Norrish II反应直接相关。

关键技术方法包括：1) 采用365 nm中压汞灯模拟自然光老化系统；2) 通过FESEM观察表面形貌演变；3) 运用二维红外光谱解析官能团变化路径；4) 纳米颗粒追踪分析(NTA)量化NPs释放；5) TOC分析仪测定有机碳释放量。

【物理表征】FESEM显示PU-S呈现典型脆性断裂特征，而PU-L表现为层状剥蚀，证实聚醚/聚酯软段差异导致完全不同的机械失效模式。

【化学变化】二维红外光谱揭示：PU-S的C-O-C键(1120 cm^-1)强度下降较PU-L快3倍，而PU-L的酯羰基(1730 cm^-1)出现显著红移，证实聚酯链通过吸收UV能量延缓主链断裂。

【环境释放】NTA检测发现PU-S释放的NPs浓度(2.1×10⁸ particles/g)是PU-L的7.3倍，其DOM中含有更多低分子量羧酸类物质，这可能显著增强污染物的环境迁移性。

该研究首次从分子层面揭示了PU MPs的环境老化机制：聚醚软段中的醚键氧原子作为"光敏开关"，通过形成激发态加速链断裂；而聚酯软段的酯基则像"能量缓冲器"，通过脱羧消耗辐射能。这一发现不仅解释了为何家具泡沫(PU-S)比合成革(PU-L)更易产生环境风险，更重要的是为设计环境友好型PU材料提供了理论基石——通过调控软段化学结构可主动规划塑料的降解路径。研究团队特别指出，未来应重点关注聚醚型PU制品在污水处理中的破碎行为，这类材料可能成为纳米塑料污染的"隐形贡献者"。