中科院宁波材料所刘小青团队 AM综述：功能性生物基热固性树脂研究进展

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近年来，出于对可持续工业实践的愿望，人们对生物基热固性树脂越来越感兴趣。除了可持续性之外，利用可再生原料的结构多样性来制备具有定制功能的生物基热固性树脂非常值得期待。在自然界中，存在许多具有固有独特化学结构和功能性的生物基化学品，其中一些甚至难以人工合成。过去十年来，人们致力于发现/设计生物基热固性树脂的功能特性，极大地拓展了其应用潜力和前景。

对于热固性树脂而言，维持其良好的热学和力学性能是保证它们健康发展的首要问题。中国科学院宁波材料所刘小青团队通过分析、筛选多种生物基平台化合物，设计合成了系列高性能生物基热固性树脂，并将研制的多款树脂进行了实际应用示范。结果表明，生物基热固性树脂的综合性能完全可以达到或超过现有同类石化基产品，满足下游复合材料的使用要求。团队受邀在顶级综述性期刊发表相关长篇综述性论文（Prog. Polym. Sci., 2021, 113, 101353）。

基于多年在热固性树脂领域的研究经验和认识，刘小青团队认为有必要进一步聚焦于生物基化合物的结构特异性进行“量体裁衣”，有针对性地设计功能性热固性树脂，从而增加其相对于石油基产品的市场竞争力（图1）。近年来，团队开发了系列功能性生物基热固性树脂，包括本征阻燃材料、刺激响应材料、抗菌/防污材料、碳前驱体等（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）。团队受邀发表有关生物基热固性树脂从性能化到功能化研究进展的特约专论（高分子学报，2022, 53(2), 107）

图1. 生物基热固性树脂：从高性能到功能化

在以往工作的基础上，本文系统总结了功能性生物基热固性树脂在抗菌、防污、阻燃、碳前驱体和刺激响应性等方面的最新进展，重点介绍了如何通过生物基单体的选择、改性和利用来合成功能性热固性材料，并讨论了这些树脂的结构-性能关系和潜在应用，为功能性生物基热固性材料的进一步设计和应用提供了框架。综述最后指出，生物基热固性树脂的发展不能停留在概念阶段，单纯利用生物基原料简单替代石化原料，更重要的是充分利用生物基原材料的独特化学成分来开发功能独特的高分子材料，从而提高其市场竞争力，保障其健康发展

图2. 功能性生物基热固性树脂

图3. 本征抗菌生物基热固性树脂的设计

图4. 生物基苯并噁嗪树脂作为碳前驱体

赵伟伟副研究员为综述的第一作者，刘小青研究员为通讯联系人。

原文链接：

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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