传统塑料的广泛使用和不当处理导致了严重的环境污染和生态风险。[1], [2] 目前，可降解塑料的开发与应用越来越受到重视，被视为解决全球塑料污染问题的重要策略。[3] 在各种可降解塑料中，聚（丁酸丁二醇酯-对苯二甲酸乙二醇酯）（PBAT）是一种具有优异柔韧性和可生物降解性的脂肪族-芳香族共聚酯，已广泛应用于薄膜、包装材料和农业覆盖膜中。[4], [5], [6] 作为一种半结晶共聚酯，PBAT具有独特的微相分离结构，赋予了其形状记忆性能，因此为一次性热收缩包装膜提供了巨大的潜力。[7] 为了解决PBAT相对较低的形状固定比等局限性，人们广泛研究了将其与聚（乳酸）（PLA）[8], [9]、聚己内酯[10]、热塑性聚氨酯[11]等天然聚合物共混改性的方法。
PBAT/PLA共混物引起了广泛关注。PLA的高刚性和高玻璃化转变温度补充了PBAT的高韧性。通过控制共混比例和界面相容性，可以精确调节所得复合材料的形状记忆转变温度。为了进一步提高基于PBAT的热收缩薄膜的机械性能和尺寸稳定性，人们广泛采用了辐射诱导和化学交联技术。[8], [9] 使用三烯基异氰脲酸酯作为交联剂进行伽马辐照，可以在PBAT/PLA共混物中形成三维网络，从而显著提高薄膜的拉伸强度和形状固定比。[7] 然而，PBAT仍然高度依赖石化路线，因此碳足迹相对较高。此外，其较差的阻隔性能和较低的屈服强度进一步限制了其大规模应用。[12], [13] 因此，将PBAT与其他低碳足迹的天然可降解聚合物共混被认为是同时实现碳减排和性能提升的有效策略。[14]
木质素是地球上仅次于纤维素的第二大丰富且可生物降解的天然聚合物，主要是由制浆和造纸等生物精炼工业产生的副产品。[15], [16] 其独特的芳香族三维网络结构富含极性功能团，包括羟基和甲氧基。[17] 然而，工业木质素通常具有复杂的化学结构、宽的分子量分布以及强烈的分子间自聚倾向。[18] 这些固有缺陷使得未经处理的木质素在掺入PBAT等聚合物基体时容易发生相分离，导致界面相容性差，从而严重恶化复合材料的机械性能。[19], [20], [21] 因此，调整木质素的结构均匀性并抑制其自聚有望增强木质素与PBAT之间的相互作用，从而开发出高性能的可降解复合材料。
为了克服这些限制，有机溶剂分级被认为是一种有效的改进工业木质素结构的方法，因为它可以提高结构均匀性并降低多分散性。[22], [23] 通过使用不同极性的溶剂，可以获得分子量较低、结构更加均匀的木质素组分，从而提高复合材料的性能。[24] 然而，这种策略不可避免地导致高分子量木质素组分的利用率较低，导致整体利用效率较低。相比之下，化学氧化可以在引入新的功能团（如羰基）的同时降低木质素的分子量，从而显著提高木质素与聚合物基体之间的界面相容性。[25] 然而，传统的氧化方法通常依赖于高温高压、强碱性条件、催化剂和复杂的程序，这些因素往往伴随着较高的成本。[26], [27] 因此，迫切需要开发一种温和、无催化剂且操作简便的氧化策略，以调整工业木质素的结构同时保持高利用效率。
本文报道了一种在常温常压下无需催化剂即可对工业木质素进行氧化改性的方法，并展示了其在基于PBAT的可降解复合薄膜中的应用（如图1所示），并将其应用于可降解复合薄膜的制备。该方法能够在常温常压下直接氧化工业木质素，无需使用任何催化剂。通过系统的表征研究了氧化处理对木质素分子量分布、含氧侧链结构及芳香骨架稳定性的影响。随后，将分子量均匀化的氧化木质素与PBAT熔融共混并通过热压制造了一系列可降解复合薄膜。系统研究了氧化引起的结构变化对界面相容性和机械性能的影响。由于氧化木质素的宽带光吸收能力，所得复合薄膜表现出良好的光热转换性能。这项工作为工业木质素的高值利用和基于PBAT的功能复合薄膜的开发提供了可行的策略，同时也为工业木质素在能源收集和智能包装材料中的跨学科应用开辟了新的机会。
