华南理工大学严玉蓉教授团队《ACS SCE》封面：高性能生物基聚酰亚胺的设计、合成和性能

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聚酰亚胺（PI）具有优异的热稳定性、机械性能、耐化学腐蚀、耐磨性等，被广泛应用在微电子、航天航空、军工等领域。而传统方法所制备的聚酰亚胺，其单体来源于化石原料。因此，开发并利用生物质原料制备高性能PI尤为重要。

近期，华南理工大学材料科学与工程学院严玉蓉教授团队通过利用大豆素制备了大豆素基二胺和二酐（图1）。利用两种单体制备了生物基含量为53%的PI材料（以往报道中生物基聚酰亚胺含量最高约为40%）。所得聚合物的机械性能和热稳定性与商用PI相当，拉伸强度为148.6 MPa（图2），玻璃化转变温度（Tg）为318.2 °C（图3）。此外，基于大豆素的PIs表现出优异的荧光特性，最大荧光效率为45.18 ns，绝对荧光量子产率为14.1%。这种综合性能在生物基PI甚至石油基PI中都没有报道。此外，通过实验和密度泛函理论（DFT）计算相结合揭示了分子间和分子内共轭以及“烯酮和醚键”在大豆素衍生的PI中分子内电荷转移的抑制作用。本研究为设计和合成具有高生物基含量的多功能聚酰亚胺提供了可能的途径。该工作以“High-Performance Polyimides Derived from Biomass: Design, Synthesis, and Properties”为题发表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上，并被选为封面文章（图4）。论文第一作者是华南理工大学材料科学与工程学院博士生龚彩红，华南理工大学材料科学与工程学院严玉蓉教授、邱志明副教授以及中国科学院大学上海有机化学研究所有机功能分子合成与自组装化学重点实验室的房强教授为共同通讯。研究工作得到了国家自然科学基金的支持。

图1 大豆素基单体和聚酰亚胺的合成路线

 图2 a）大豆素基PAA的Mw、Mn和PDI，b）大豆素基PI薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。

 图3 a）大豆素基PI的DSC曲线，b）大豆素基PI的TGA 曲线，（5%质量损失温度，T_5%）。

 图4  文章封面图

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c07367

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