面對(duì)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略發(fā)展要求,開(kāi)發(fā)生物基可持續(xù)和環(huán)境友好高分子材料具有重要的科學(xué)意義和社會(huì)價(jià)值。生物基聚酯材料因其具有寬范圍可調(diào)的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,以及普遍的可生物降解性能,成為國(guó)際社會(huì)研究的熱點(diǎn)。近五年生物基聚酯方向發(fā)表的文章數(shù)據(jù)超過(guò)500篇,比2016年之前發(fā)表的所有生物基聚酯文章的總數(shù)還多。隨著生物發(fā)酵技術(shù)的成熟,越來(lái)越多的生物基單體被開(kāi)發(fā)出來(lái),利用分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得新結(jié)構(gòu)和性能的生物基聚酯材料成為聚酯研究工作者的主要目標(biāo)之一。
圍繞生物基聚酯的國(guó)際最新研究成果,北京化工大學(xué)張立群教授、王朝教授課題組對(duì)近十年主要的生物基聚酯工作進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述,并于2021年7月,在知名國(guó)際期刊Progress in Polymer Science(IF=22.620) 上發(fā)表了題為“Bio-based polyesters: Recent progress and future prospects”的綜述論文。課題組的張奇男博士為該綜述的第一作者,北京化工大學(xué)為唯一作者單位。該綜述的發(fā)表表明了我國(guó)在生物基聚酯研究領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)與重要地位。
該綜述以不同生物基聚酯種類(lèi)為主線(xiàn),主要分為生物基脂肪族聚酯和生物基芳香族聚酯兩大類(lèi)。進(jìn)一步的,該綜述介紹了相應(yīng)的生物基單體,并結(jié)合單體的種類(lèi)、數(shù)量及組合方式對(duì)主要的生物基聚酯進(jìn)行了系統(tǒng)的分類(lèi)與介紹。其中,生物基脂肪族聚酯按照二元酸/二元醇系聚酯、羥基酸系聚酯、內(nèi)酯系聚酯和多官能團(tuán)系聚酯進(jìn)行了分類(lèi)介紹;生物基芳香族聚酯根據(jù)貢獻(xiàn)芳香單元結(jié)構(gòu)的核心單體的生物基聚酯如對(duì)苯二甲酸基聚酯、呋喃二甲酸基聚酯以及香蘭素基聚酯進(jìn)行了介紹。另外,在該綜述中,引入了生物基聚酯彈性體的介紹,包括了生物基熱塑性聚酯彈性體和生物基熱固性聚酯彈性體?偟膩(lái)說(shuō),該綜述以生物基聚酯的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系、潛在應(yīng)用前景展開(kāi)討論,旨在對(duì)聚酯領(lǐng)域的老師和學(xué)生科研有幫助,對(duì)聚酯行業(yè)的工程技術(shù)人員有幫助,對(duì)生物基材料領(lǐng)域科研人員有幫助,最終對(duì)生物基聚酯行業(yè)的發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。
圖1. 生物基聚酯:塑料與彈性體
北京化工大學(xué)先進(jìn)彈性體材料研究中心(CAEM)從2003年開(kāi)始致力于聚酯彈性體材料的研究,先后圍繞生物醫(yī)用聚酯彈性體材料、生物基聚酯工程彈性體材料、可降解聚酯材料開(kāi)展了大量的原創(chuàng)性工作。當(dāng)前,已申請(qǐng)專(zhuān)利29項(xiàng),授權(quán)10項(xiàng),同時(shí)在Progress in Polymer Science, Macromolecules, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, Biomacromolecules等高水平期刊上發(fā)表SCI論文41篇。
通過(guò)分子結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,該研究團(tuán)隊(duì)已陸續(xù)開(kāi)發(fā)了面向耐油橡膠制品、可降解輪胎、可降解鞋子、可降解口香糖、可降解骨蠟、聚乳酸增韌劑、PVC增塑劑、全生物基可降解TPV等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的生物基聚酯彈性體品種,并完成了生物基聚酯彈性體產(chǎn)品BEPE的中試生產(chǎn)試驗(yàn),為推動(dòng)我國(guó)生物基聚酯行業(yè)、生物基橡膠行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。該原創(chuàng)的生物基聚酯彈性體材料于2021年3月通過(guò)了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定,被評(píng)定為國(guó)際領(lǐng)先水平。
圖2. 典型的生物基單體與聚酯
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670021000770?dgcid=coauthor
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