生物基高分子材料具有綠色、環(huán)境友好和可再生等特點(diǎn),能夠有效緩解化石能源危機(jī)和環(huán)境污染等問(wèn)題。盡管如此,設(shè)計(jì)及合成能夠滿(mǎn)足其高性能化和功能化要求的生物基單體仍然是一大挑戰(zhàn),是推廣生物基高分子材料應(yīng)用范圍并提升其對(duì)石油基高分子材料競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵問(wèn)題。
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圖1 生物基環(huán)氧樹(shù)脂GSPZ-EP與石油基雙酚A型E51的比較
化工學(xué)院高分子材料系蹇錫高院士團(tuán)隊(duì)的翁志煥副教授等人基于課題組此前在高性能高分子材料的工作,通過(guò)簡(jiǎn)單易行的合成步驟以生物質(zhì)來(lái)源的愈創(chuàng)木酚和丁二酸酐為原料得到類(lèi)雙酚的含氮芳雜環(huán)的生物基單體。進(jìn)一步的工作顯示,以此單體制備的生物基環(huán)氧樹(shù)脂,在固化劑DDM的作用下,表現(xiàn)出的綜合性能較目前應(yīng)用最為廣泛的石油基雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂更為優(yōu)異:玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了14oC,700oC下殘?zhí)柯剩?/span>N2氛圍)、30oC下儲(chǔ)能模量和室溫下楊氏模量分別提高了140%、70%和93%。值得注意的是,含氮芳雜環(huán)的引入,不僅提高了生物基環(huán)氧樹(shù)脂的固化速率,同時(shí)賦予了其優(yōu)異的本征阻燃性能,克服了石油基雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂阻燃性能差的缺點(diǎn)。本工作為制備生物基芳雜環(huán)化合物和構(gòu)筑高性能生物基高分子材料開(kāi)辟了新方法。
相關(guān)研究工作發(fā)表于Nature?Communications,?2019, 10, 2107(論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-019-10178-0)。文章第一作者是由蹇錫高教授和翁志煥副教授共同指導(dǎo)的本課題組博士研究生戚裕,通訊作者為翁志煥副教授。以上工作得到NSFC-石油化工聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的大力支持。
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