安徽农业大学汪钟凯教授课题组在高性能植物油环氧树脂领域取得进展
随着石化资源日益短缺和环境污染日益严峻，高分子材料的可持续发展问题受到持续关注，对可再生生物质高分子材料的研究将帮助人们摆脱对石化资源的依赖、改善环境并实现低碳生活。植物油基高分子原料来源广泛，具有良好的生物相容性、可降解性和较均衡的机械性能，是重要的生物质高分子材料。此外，高性能植物油基高分子材料的发展还能够解决废弃油脂所带来的环境问题和食品安全问题，兼具科学意义和现实意义，因此成为近年来国内外学术研究和应用开发的热点。
环氧树脂具有优良的机械性能、电绝缘性能、抗化学腐蚀和良好的粘结性能。因此，在涂料、胶粘剂、电子等国民经济的各个领域中得到广泛的应用。工业中最常用双酚A与环氧氯丙烷制备环氧树脂,而双酚A会导致严重的健康问题，尤其是免疫系统和生殖系统，因此发展生物基环氧树脂成为当前研究的热点。
当前，环氧大豆油主要被用作高分子加工工程中的增塑剂或稳定剂。然而，环氧大豆油的环氧基团活性低，其热固性环氧树脂的机械性能差，还难以应用。针对这一问题安徽农业大学汪钟凯教授课题组在前期制备基于植物油的热塑性高分子的基础上，设计合成了一系列热塑性植物油环氧高分子。将植物油转化为环氧高分子，随着单个高分子上环氧基团的数量的增加，其热固性树脂的机械性能也得到了大幅提升（图1）。固化交联后，基于植物油环氧高分子的热固性树脂显示出高于环氧大豆油约25倍的拉伸强度，且同时保持相近的断裂伸长率。更重要的是，通过简单地调整环氧基与固化剂的投料比，可获得一系列从软弹性体到高韧性的材料。这种方法简单高效，极易放大，具有很好的应用前景。
图1. 环氧大豆油VS环氧高分子结构模型及其机械性能对比。
该研究的最大意义在于，提供了一种高效制备高性能植物油基环氧树脂的技术新途径，对植物油环氧树脂的工业化应用有着重要的启示作用。相关成果以“Plant Oil-Derived Epoxy Polymers toward Sustainable Biobased Thermosets”为题发表在Macromolecular Rapid Communications 2017, DOI: 10.1002/marc.201700009上，并获得国家科学基金的支持。
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