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中科院寧波材料所劉小青團隊 AM綜述：功能性生物基熱固性樹脂研究進展
2024-03-30  來源：高分子科技

  近年來，出于對可持續(xù)工業(yè)實踐的愿望，人們對生物基熱固性樹脂越來越感興趣。除了可持續(xù)性之外，利用可再生原料的結構多樣性來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特化學結構和功能性的生物基化學品，其中一些甚至難以人工合成。過去十年來，人們致力于發(fā)現/設計生物基熱固性樹脂的功能特性，極大地拓展了其應用潛力和前景。


  對于熱固性樹脂而言，維持其良好的熱學和力學性能是保證它們健康發(fā)展的首要問題。中國科學院寧波材料所劉小青團隊通過分析、篩選多種生物基平臺化合物，設計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行了實際應用示范。結果表明，生物基熱固性樹脂的綜合性能完全可以達到或超過現有同類石化基產品，滿足下游復合材料的使用要求。團隊受邀在頂級綜述性期刊發(fā)表相關長篇綜述性論文（Prog. Polym. Sci., 2021, 113, 101353）。


  基于多年在熱固性樹脂領域的研究經驗和認識，劉小青團隊認為有必要進一步聚焦于生物基化合物的結構特異性進行“量體裁衣”，有針對性地設計功能性熱固性樹脂，從而增加其相對于石油基產品的市場競爭力（圖1）。近年來，團隊開發(fā)了系列功能性生物基熱固性樹脂，包括本征阻燃材料、刺激響應材料、抗菌/防污材料、碳前驅體等（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）。團隊受邀發(fā)表有關生物基熱固性樹脂從性能化到功能化研究進展的特約專論（高分子學報，2022, 53(2), 107） 


圖1. 生物基熱固性樹脂：從高性能到功能化


  在以往工作的基礎上，本文系統(tǒng)總結了功能性生物基熱固性樹脂在抗菌、防污、阻燃、碳前驅體和刺激響應性等方面的最新進展，重點介紹了如何通過生物基單體的選擇、改性和利用來合成功能性熱固性材料，并討論了這些樹脂的結構-性能關系和潛在應用，為功能性生物基熱固性材料的進一步設計和應用提供了框架。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單替代石化原料，更重要的是充分利用生物基原材料的獨特化學成分來開發(fā)功能獨特的高分子材料，從而提高其市場競爭力，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計 


圖4. 生物基苯并噁嗪樹脂作為碳前驅體


  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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（責任編輯：xu）
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