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  聚酰亞胺（PI）具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕、耐磨性等，被廣泛應(yīng)用在微電子、航天航空、軍工等領(lǐng)域。而傳統(tǒng)方法所制備的聚酰亞胺，其單體來(lái)源于化石原料。因此，開(kāi)發(fā)并利用生物質(zhì)原料制備高性能PI尤為重要。

  近期，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院嚴(yán)玉蓉教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用大豆素制備了大豆素基二胺和二酐（圖1）。利用兩種單體制備了生物基含量為53%的PI材料（以往報(bào)道中生物基聚酰亞胺含量最高約為40%）。所得聚合物的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性與商用PI相當(dāng)，拉伸強(qiáng)度為148.6 MPa（圖2），玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為318.2 °C（圖3）。此外，基于大豆素的PIs表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光特性，最大熒光效率為45.18 ns，絕對(duì)熒光量子產(chǎn)率為14.1%。這種綜合性能在生物基PI甚至石油基PI中都沒(méi)有報(bào)道。此外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論（DFT）計(jì)算相結(jié)合揭示了分子間和分子內(nèi)共軛以及“烯酮和醚鍵”在大豆素衍生的PI中分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的抑制作用。本研究為設(shè)計(jì)和合成具有高生物基含量的多功能聚酰亞胺提供了可能的途徑。該工作以“High-Performance Polyimides Derived from Biomass: Design, Synthesis, and Properties”為題發(fā)表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上，并被選為封面文章（圖4）。論文第一作者是華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生龔彩紅，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院嚴(yán)玉蓉教授、邱志明副教授以及中國(guó)科學(xué)院大學(xué)上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)功能分子合成與自組裝化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的房強(qiáng)教授為共同通訊。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

圖1 大豆素基單體和聚酰亞胺的合成路線

 圖2 a）大豆素基PAA的Mw、Mn和PDI，b）大豆素基PI薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。

 圖3 a）大豆素基PI的DSC曲線，b）大豆素基PI的TGA 曲線，（5%質(zhì)量損失溫度，T_5%）。

 圖4  文章封面圖

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c07367