隨著人們對(duì)生物基高分子材料研究的日益廣泛和深入,生物基熱固性樹脂作為生物基高分子材料的一個(gè)重要品類也逐步為大家所接收和重視。但是,如何通過(guò)生物基平臺(tái)化合物的選擇、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)控實(shí)現(xiàn)其高性能化、功能化和適用化一直是大家面臨的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。寧波材料所生物基高分子材料研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先布局和開展了生物基熱固性樹脂的研究方向,近幾年來(lái),在基于松香酸、植物油、衣康酸、大豆蛋白質(zhì)等的高性能生物基環(huán)氧樹脂研究方面取得了系列進(jìn)展。
衣康酸,又名亞甲基丁二酸,由于它特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)、較低的價(jià)格和成熟的生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝,被認(rèn)為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的生物基平臺(tái)化合物。寧波材料所生物基高分子材料研究團(tuán)隊(duì)以它為原料,通過(guò)調(diào)節(jié)其環(huán)氧化程度和活性官能團(tuán)密度,成功得到了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和模量分別達(dá)到130.4 °C、87.5 MPa、152.4 MPa 和3400 Mpa的環(huán)氧樹脂EIA,并通過(guò)環(huán)氧開環(huán)和雙鍵聚合的雙重固化,實(shí)現(xiàn)了它綜合性能的可控與可調(diào)(Green Chemistry, 2013, 15, 245);通過(guò)雙鍵的直接環(huán)氧化,合成了三官能度生物基脂肪環(huán)氧樹脂TEIA,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高環(huán)氧值(1.16)、極低粘度(0.92 Pa s,25℃)與高熱力學(xué)性能(Tg =135℃, 模量3600Mpa),該樹脂表現(xiàn)出比普通石油基環(huán)氧樹脂更好的熱力學(xué)性能和加工性能(Chemsuschem, 2013,7, 555);通過(guò)碳?xì)浼映桑瑢?,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)接枝到衣康酸環(huán)氧樹脂上,得到了具有自阻燃性能(UL-94 V0級(jí))的含磷環(huán)氧樹脂EADI,它可單獨(dú)用于自阻燃樹脂或活性環(huán)氧樹脂阻燃劑(Science China, chemistry,2014,57,379)。
最近,他們將衣康酸與不同長(zhǎng)度的二元醇共聚合,通過(guò)調(diào)節(jié)共聚酯活潑雙鍵的密度和分子鏈極性,發(fā)展了系列基于衣康酸的生物基水性UV固化樹脂,經(jīng)固化之后表現(xiàn)出良好的附著力、耐溶劑性、硬度(Prog. Org. Coat., 2015, 78, 49)。通過(guò)在上述共聚酯中加入丙三醇對(duì)其進(jìn)行一定程度的支化后,將它們與大豆油衍生物(AESO)進(jìn)行復(fù)配,得到了系列100%固體含量、全生物基、可UV固化的新型樹脂。它們經(jīng)過(guò)UV固化之后表現(xiàn)出優(yōu)異的鉛筆硬度、附著力、耐水性、耐溶劑性和熱力學(xué)性能,有望發(fā)展為一類綜合性能優(yōu)異的新型UV固化涂料(Green Chemistry, 2015, DOI:10.1039/c4gc02057j)。該系列樹脂擬將進(jìn)行中試放大。
上述部分工作得到了科技部973項(xiàng)目(2010CB631100),國(guó)家自然科學(xué)基金(51003116, 51203176, 51373194)、浙江省公益類項(xiàng)目(2014C31143)和寧波市自然科學(xué)基金(2014A610110)的支持。
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