漆酶改性酸溶性木质素增强聚乙烯醇复合膜的制备与性能研究

《Polymers》：Balancing Hydrogen Bonding and Crystallinity in Enzymatically Functionalized Lignin–Poly(vinyl alcohol) Composite Films

　　

摘要

聚乙烯醇（PVA）是一种前景广阔的生物可降解聚合物；然而，其依赖石油原料且与天然木质素添加剂不相容的局限性，阻碍了PVA复合材料可持续化的发展。本研究通过水溶液流延法，在无需有毒化学交联剂的情况下，制备了具有优异机械性能的PVA/功能化酸溶性木质素（fLGAS）复合膜。利用来自花孢菌属（Coriolopsis）物种的漆酶对商品级硫酸盐法木质素进行酶催化改性，从而改善了其与PVA基体的相容性。分子表征证实了PVA与fLGAS之间形成了分子间氢键网络，显著提高了复合材料的耐热稳定性。此外，该氢键网络改善了材料的吸湿响应性能，实现了完全的表面润湿（水接触角从47.04°降至0°），且2小时后的溶胀率超过250%。纳米压痕测试和动态力学分析表征表明，随着fLGAS添加量增至5 wt%，材料的力学性能得到提升，而整体性能则由氢键与结晶度之间的平衡所主导。本研究为工业木质素的高值化利用和可持续功能性膜设计提供了一条绿色可行的技术路线。