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林科院儲富祥/南林大盧傳巍 AFM：纖維素可控修飾重組構(gòu)筑生物基可塑熱固性樹脂新策略
2023-11-07  來源：高分子科技

  可塑熱固性樹脂作為一種新型動態(tài)共價交聯(lián)聚合物，不僅具有傳統(tǒng)熱固性樹脂優(yōu)異的機械性能與化學(xué)穩(wěn)定性，同時兼具熱塑性材料的可塑性，然而目前制備可塑熱固性樹脂大多依賴石油基資源。纖維素作為儲量最豐富的可再生資源，被認為是替代石油資源制備可塑熱固性樹脂的理想候選材料。要實現(xiàn)纖維素在可塑熱固性樹脂材料的高效利用，其關(guān)鍵在于精細構(gòu)筑基于纖維素的動態(tài)共價交聯(lián)分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而，目前利用纖維素進行化學(xué)修飾與重組構(gòu)筑結(jié)構(gòu)明確、性能穩(wěn)定的纖維素基可塑熱固性樹脂仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。



  近日，中國林科院儲富祥研究員與南京林業(yè)大學(xué)盧傳巍副教授提出了一種“動態(tài)位阻脲鍵與自由基聚合”相結(jié)合的構(gòu)筑策略，開發(fā)了一種具有快速光固化、機械強韌、高效回收再加工性能的纖維素基可塑熱固性樹脂（CMTs）。該策略通過對纖維素進行可控修飾制備同時含有動態(tài)位阻脲鍵（HUB）及丙烯酸酯基團的纖維素基大分子單體(HTC)，然后利用HTC與油脂衍生單體（LMA）通過快速光固化制備了具有“軟-硬”相交替結(jié)構(gòu)的可塑熱固性樹脂。該可塑熱固性樹脂表現(xiàn)出優(yōu)異的機械柔韌性，并且可以通過粉碎熱壓和溶劑再生的方式進行回收再利用。此外，該可塑熱固性樹脂可以通過摻雜或表面涂覆導(dǎo)電銀漿制備電熱器件或電容式傳感器等電子器件并成功應(yīng)用于除冰、抗冰、濕度監(jiān)測及人體健康監(jiān)測等領(lǐng)域。 


圖1（a）CMTs的合成路線。（b）CMTs/銀復(fù)合材料及CMTs基電容傳感器的制備方法與應(yīng)用示意圖。 


圖2（a-b）HTC與CMTs的紅外光譜。（c-e）CMTs熱力學(xué)性能曲線。（f-h）CMTs光固化3D打印示意圖及應(yīng)用。（i）CMTs出色的光學(xué)透明度。 


圖3（a-c）CMTs的機械性能。（d-e）CMTs的斷裂面形貌。（g-h）CMTs的承重能力與粘結(jié)性能。 


圖4（a-d）CMTs回收再加工過程及回收再加工機理。（e-h）回收前后CMTs的機械性能、熱性能。 


圖5（a-c）CMTs/銀復(fù)合材料焦耳熱效應(yīng)。（d-f）CMTs/銀復(fù)合材料在抗冰、除冰中的應(yīng)用。 


圖6（a）CMTs基電容傳感器的照片和等效電路圖。（b-e）MTs基電容傳感器在濕度傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。


 圖7 CMTs基電容傳感器在監(jiān)測人體運動、呼吸、脈搏等領(lǐng)域應(yīng)用。


  該工作以“Fast-photocurable, Mechanically Robust, and Malleable Cellulosic Bio-thermosets Based on Hindered Urea Bond for Multifunctional Electronics”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。南京林業(yè)大學(xué)碩士生沈熠與博士生賈倩倩為文章的共同第一作者，通訊作者為南京林業(yè)大學(xué)盧傳巍副教授。該工作得到國家自然科學(xué)基金青年項目(32201498)，國家自然科學(xué)基金重大項目(31890774)的支持。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310599

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（責任編輯：xu）
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