宁波材料所基于衣康酸的生物基热固性树脂研究获系列进展

随着人们对生物基高分子材料研究的日益广泛和深入，生物基热固性树脂作为生物基高分子材料的一个重要品类也逐步为大家所接收和重视。但是，如何通过生物基平台化合物的选择、分子结构设计和调控实现其高性能化、功能化和适用化一直是大家面临的一个难点问题。中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料研究团队在国内率先布局和开展了生物基热固性树脂的研究方向，近几年来，在基于松香酸、植物油、衣康酸、大豆蛋白质等的高性能生物基环氧树脂研究方面取得了系列进展。

衣康酸，又名亚甲基丁二酸，由于它特殊的化学结构、较低的价格和成熟的生物发酵生产工艺，被认为是一种具有广阔应用前景的生物基平台化合物。宁波材料所生物基高分子材料研究团队以它为原料，通过调节其环氧化程度和活性官能团密度，成功得到了玻璃化转变温度、拉伸强度、弯曲强度和模量分别达到130.4 °C、87.5 MPa、152.4 MPa 和3400 Mpa的环氧树脂EIA，并通过环氧开环和双键聚合的双重固化，实现了它综合性能的可控与可调（Green Chemistry, 2013, 15, 245）；通过双键的直接环氧化，合成了三官能度生物基脂肪环氧树脂TEIA，同时实现了高环氧值（1.16）、极低粘度（0.92 Pa s，25℃）与高热力学性能（Tg =135℃, 模量3600Mpa），该树脂表现出比普通石油基环氧树脂更好的热力学性能和加工性能（Chemsuschem, 2013,7, 555）；通过碳氢加成，将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）接枝到衣康酸环氧树脂上，得到了具有自阻燃性能（UL-94 V0级）的含磷环氧树脂EADI，它可单独用于自阻燃树脂或活性环氧树脂阻燃剂（Science China, chemistry，2014，57，379）。

最近，他们将衣康酸与不同长度的二元醇共聚合，通过调节共聚酯活泼双键的密度和分子链极性，发展了系列基于衣康酸的生物基水性UV固化树脂，经固化之后表现出良好的附着力、耐溶剂性、硬度（Prog. Org. Coat., 2015, 78, 49）。通过在上述共聚酯中加入丙三醇对其进行一定程度的支化后，将它们与大豆油衍生物（AESO）进行复配，得到了系列100%固体含量、全生物基、可UV固化的新型树脂。它们经过UV固化之后表现出优异的铅笔硬度、附着力、耐水性、耐溶剂性和热力学性能，有望发展为一类综合性能优异的新型UV固化涂料（Green Chemistry, 2015, DOI:10.1039/c4gc02057j）。该系列树脂拟将进行中试放大。

上述部分工作得到了科技部“973”项目（2010CB631100）、国家自然科学基金(51003116, 51203176, 51373194)、浙江省公益类项目（2014C31143）和宁波市自然科学基金（2014A610110）的支持。（来源：中科院宁波材料技术与工程研究所）