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林科院儲(chǔ)富祥/南林大盧傳巍 AFM：纖維素可控修飾重組構(gòu)筑生物基可塑熱固性樹(shù)脂新策略
2023-11-07  來(lái)源：高分子科技

  可塑熱固性樹(shù)脂作為一種新型動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)聚合物，不僅具有傳統(tǒng)熱固性樹(shù)脂優(yōu)異的機(jī)械性能與化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)兼具熱塑性材料的可塑性，然而目前制備可塑熱固性樹(shù)脂大多依賴(lài)石油基資源。纖維素作為儲(chǔ)量最豐富的可再生資源，被認(rèn)為是替代石油資源制備可塑熱固性樹(shù)脂的理想候選材料。要實(shí)現(xiàn)纖維素在可塑熱固性樹(shù)脂材料的高效利用，其關(guān)鍵在于精細(xì)構(gòu)筑基于纖維素的動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而，目前利用纖維素進(jìn)行化學(xué)修飾與重組構(gòu)筑結(jié)構(gòu)明確、性能穩(wěn)定的纖維素基可塑熱固性樹(shù)脂仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。



  近日，中國(guó)林科院儲(chǔ)富祥研究員與南京林業(yè)大學(xué)盧傳巍副教授提出了一種“動(dòng)態(tài)位阻脲鍵與自由基聚合”相結(jié)合的構(gòu)筑策略，開(kāi)發(fā)了一種具有快速光固化、機(jī)械強(qiáng)韌、高效回收再加工性能的纖維素基可塑熱固性樹(shù)脂（CMTs）。該策略通過(guò)對(duì)纖維素進(jìn)行可控修飾制備同時(shí)含有動(dòng)態(tài)位阻脲鍵（HUB）及丙烯酸酯基團(tuán)的纖維素基大分子單體(HTC)，然后利用HTC與油脂衍生單體（LMA）通過(guò)快速光固化制備了具有“軟-硬”相交替結(jié)構(gòu)的可塑熱固性樹(shù)脂。該可塑熱固性樹(shù)脂表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械柔韌性，并且可以通過(guò)粉碎熱壓和溶劑再生的方式進(jìn)行回收再利用。此外，該可塑熱固性樹(shù)脂可以通過(guò)摻雜或表面涂覆導(dǎo)電銀漿制備電熱器件或電容式傳感器等電子器件并成功應(yīng)用于除冰、抗冰、濕度監(jiān)測(cè)及人體健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。 


圖1（a）CMTs的合成路線。（b）CMTs/銀復(fù)合材料及CMTs基電容傳感器的制備方法與應(yīng)用示意圖。 


圖2（a-b）HTC與CMTs的紅外光譜。（c-e）CMTs熱力學(xué)性能曲線。（f-h）CMTs光固化3D打印示意圖及應(yīng)用。（i）CMTs出色的光學(xué)透明度。 


圖3（a-c）CMTs的機(jī)械性能。（d-e）CMTs的斷裂面形貌。（g-h）CMTs的承重能力與粘結(jié)性能。 


圖4（a-d）CMTs回收再加工過(guò)程及回收再加工機(jī)理。（e-h）回收前后CMTs的機(jī)械性能、熱性能。 


圖5（a-c）CMTs/銀復(fù)合材料焦耳熱效應(yīng)。（d-f）CMTs/銀復(fù)合材料在抗冰、除冰中的應(yīng)用。 


圖6（a）CMTs基電容傳感器的照片和等效電路圖。（b-e）MTs基電容傳感器在濕度傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。


 圖7 CMTs基電容傳感器在監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)、呼吸、脈搏等領(lǐng)域應(yīng)用。


  該工作以“Fast-photocurable, Mechanically Robust, and Malleable Cellulosic Bio-thermosets Based on Hindered Urea Bond for Multifunctional Electronics”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。南京林業(yè)大學(xué)碩士生沈熠與博士生賈倩倩為文章的共同第一作者，通訊作者為南京林業(yè)大學(xué)盧傳巍副教授。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(32201498)，國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(31890774)的支持。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310599

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