熱固性樹脂具有優(yōu)秀的綜合性能，在國民經(jīng)濟(jì)與國防工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。近年來，隨著各國對環(huán)境與資源問題重視程度的不斷提升，高分子材料產(chǎn)業(yè)面臨著低碳可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。在此背景下，以生物質(zhì)資源或生物基化學(xué)品為原料開發(fā)熱固性樹脂材料引起越來越多的關(guān)注。
單組分環(huán)氧樹脂由環(huán)氧樹脂預(yù)聚物與潛伏型固化劑構(gòu)成，具有儲存穩(wěn)定性良好，加工性能優(yōu)秀的特點(diǎn)，但是目前圍繞環(huán)氧樹脂用生物基潛伏型固化劑的研究還較少。咪唑衍生物是應(yīng)用較多的環(huán)氧樹脂用潛伏型固化劑，利用生物質(zhì)資源制備咪唑等含氮雜環(huán)類化合物一直是一大難題。近日，貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院謝海波教授課題組報道了一種以生物基化學(xué)品香草醛為起始原料合成生物基咪唑衍生物的策略（圖1）。所得咪唑衍生物攜帶乙烯基，經(jīng)巰烯點(diǎn)擊反應(yīng)可聚合獲得生物基大分子潛伏型固化劑，其與商用環(huán)氧樹脂E51混合獲得的環(huán)氧樹脂前驅(qū)體表現(xiàn)出優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性，且可在高溫下快速固化形成生物基環(huán)氧樹脂（圖2）。樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱穩(wěn)定性、交聯(lián)密度等可通過改變生物基大分子潛伏型固化劑分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。此外，由于大分子固化劑攜帶柔性鏈，固化后可與環(huán)氧樹脂基體形成半互穿結(jié)構(gòu)，在不損害強(qiáng)度的同時有效增韌樹脂材料。
圖1 生物基咪唑單體的合成
圖2 生物基大分子潛伏型固化劑的合成以及生物基單組分環(huán)氧樹脂的固化
該工作以Robust Vanillin-Derived Poly(thioether imidazoles) as Both a Latent Curing and Toughening Agent for One-Component Epoxy Resins’為題發(fā)表在ACS Macro Letters（ACS Macro Lett. 2023, 12, 1151–1158）。貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院猶陽特聘教授與碩士研究生王喆麟為共同一作，謝海波教授、黃彩娟副教授為通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金、貴州省科技計劃項目、貴州省高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)對象-百層次項目、貴州省科技廳生物基高分子新材料科技創(chuàng)新人才團(tuán)隊項目的支持。
該工作是團(tuán)隊關(guān)于利用綠色化學(xué)技術(shù)升級香草醛為生物基可聚合單體及其聚合物的最新進(jìn)展。香草醛是木質(zhì)素的主要解聚產(chǎn)物，可進(jìn)行多種衍生化反應(yīng)，是制備生物基聚合物的理想原料之一。近年來，團(tuán)隊基于香草醛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分子設(shè)計，開發(fā)了多種生物基單體合成與聚合策略（Green Chem., 2023, 25, 172-182, Green Chem., 2020, 22, 1542-1547, ChemCatChem, 2018, 10, 5377,RSC Adv, 2018, 8, 34297），探究了生物基單體結(jié)構(gòu)與聚合物性質(zhì)之間的關(guān)系，旨在開發(fā)種類多樣且結(jié)構(gòu)與性能可調(diào)的生物基聚合物材料。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.3c00400
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/gc/d2gc02901d
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/gc/c9gc03926k
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/gc/c5gc01340b
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cctc.201801381