中科院寧波材料所劉小青團(tuán)隊(duì) AM綜述：功能性生物基熱固性樹脂研究進(jìn)展

2024-03-30 來(lái)源：高分子科技

近年來(lái)，出于對(duì)可持續(xù)工業(yè)實(shí)踐的愿望，人們對(duì)生物基熱固性樹脂越來(lái)越感興趣。除了可持續(xù)性之外，利用可再生原料的結(jié)構(gòu)多樣性來(lái)制備具有定制功能的生物基熱固性樹脂非常值得期待。在自然界中，存在許多具有固有獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能性的生物基化學(xué)品，其中一些甚至難以人工合成。過去十年來(lái)，人們致力于發(fā)現(xiàn)/設(shè)計(jì)生物基熱固性樹脂的功能特性，極大地拓展了其應(yīng)用潛力和前景。

對(duì)于熱固性樹脂而言，維持其良好的熱學(xué)和力學(xué)性能是保證它們健康發(fā)展的首要問題。中國(guó)科學(xué)院寧波材料所劉小青團(tuán)隊(duì)通過分析、篩選多種生物基平臺(tái)化合物，設(shè)計(jì)合成了系列高性能生物基熱固性樹脂，并將研制的多款樹脂進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用示范。結(jié)果表明，生物基熱固性樹脂的綜合性能完全可以達(dá)到或超過現(xiàn)有同類石化基產(chǎn)品，滿足下游復(fù)合材料的使用要求。團(tuán)隊(duì)受邀在頂級(jí)綜述性期刊發(fā)表相關(guān)長(zhǎng)篇綜述性論文（Prog. Polym. Sci., 2021, 113, 101353）。

基于多年在熱固性樹脂領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，劉小青團(tuán)隊(duì)認(rèn)為有必要進(jìn)一步聚焦于生物基化合物的結(jié)構(gòu)特異性進(jìn)行“量體裁衣”，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)功能性熱固性樹脂，從而增加其相對(duì)于石油基產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力（圖1）。近年來(lái)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了系列功能性生物基熱固性樹脂，包括本征阻燃材料、刺激響應(yīng)材料、抗菌/防污材料、碳前驅(qū)體等（ACS Sustainable Chem. Eng., 2020, 8, 16842; Compos. B: Eng., 2020, 190, 107926; Chem. Eng. J., 2022, 428, 131226; ACS Nano, 2021, 15, 12, 19490; Adv. Mater., 2022, 2209545）。團(tuán)隊(duì)受邀發(fā)表有關(guān)生物基熱固性樹脂從性能化到功能化研究進(jìn)展的特約專論（高分子學(xué)報(bào)，2022, 53(2), 107）

圖1. 生物基熱固性樹脂：從高性能到功能化

在以往工作的基礎(chǔ)上，本文系統(tǒng)總結(jié)了功能性生物基熱固性樹脂在抗菌、防污、阻燃、碳前驅(qū)體和刺激響應(yīng)性等方面的最新進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了如何通過生物基單體的選擇、改性和利用來(lái)合成功能性熱固性材料，并討論了這些樹脂的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系和潛在應(yīng)用，為功能性生物基熱固性材料的進(jìn)一步設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了框架。綜述最后指出，生物基熱固性樹脂的發(fā)展不能停留在概念階段，單純利用生物基原料簡(jiǎn)單替代石化原料，更重要的是充分利用生物基原材料的獨(dú)特化學(xué)成分來(lái)開發(fā)功能獨(dú)特的高分子材料，從而提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，保障其健康發(fā)展

圖2. 功能性生物基熱固性樹脂

圖3. 本征抗菌生物基熱固性樹脂的設(shè)計(jì)

圖4. 生物基苯并噁嗪樹脂作為碳前驅(qū)體

趙偉偉副研究員為綜述的第一作者，劉小青研究員為通訊聯(lián)系人。

原文鏈接：Weiwei Zhao, Jingkai Liu, Shuaipeng Wang, Jinyue Dai, Xiaoqing Liu. Bio-based Thermosetting Resins: From Molecular Engineering to Intrinsically Multifunctional Customization. Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311242

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202311242

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（責(zé)任編輯：xu）

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