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大连理工大学翁志焕教授带你了解多功能及高性能生物基环氧树脂基体的创制
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关于环氧树脂 环氧树脂因其优异的化学、电气、耐热、粘接和机械性能，广泛应用于航空材料、电子元器件粘接材料、涂料、复合材料等领域，是三大热固性高分子材料之一。目前，几乎所有商品化的环氧树脂都来自于石油基，而双酚A型环氧树脂更是占到了其中约90%的产量。 #为什么要关注生物基环氧树脂？ 天然石油资源的日益紧张，生物基材料必须提上日程； 生物基、生物降解材料入选“十四五”国家重点研发计划！ 全球化工与材料巨头企业纷纷生物基等环保新材料或新技术，不胜枚举！ 生物基树脂的发展符合“碳中和”的发展目标。随着不可再生资源的不断消耗，可再生资源的开发利用对于国家经济的可持续发展以及材料领域的可持续发展显得尤为重要。 2020-2024年全球生物基树脂市场 图片来源：Technavio #生物基环氧树脂高性能化和功能化 为了实现国家“双碳”战略目标，近年来研究者设计、合成出了多种带有杂环、脂肪环和芳香环的生物基化合物代替石油基双酚A用于制备环氧树脂。虽然目前已报道的部分生物基环氧树脂的热稳定性、力学性能及阻燃性能已优于双酚A型环氧树脂，但设计、合成能够满足生物基环氧树脂高性能化和功能化要求的生物基单体仍然是一大挑战，是拓宽生物基高分子材料应用范围并提升其对石油基高分子材料竞争优势的关键问题。 1.耐高温生物基环氧树脂 耐热性是环氧树脂在许多应用场合中需要优先考虑的因素，因此耐高温环氧树脂是目前的一个研究热点，研究者开发了多种具有高玻璃化转变温度(Tg)的生物基环氧树脂体系。 2. 本征阻燃生物基环氧树脂 为了满足电子信息、航空航天、交通运输等领域对阻燃材料的需求。高阻燃性成为高性能环氧树脂的必备性能。制备阻燃聚合物的一种有效方法是在聚合物中添加阻燃剂，但通常会带来相容性和加工性能差等问题，影响聚合物的其他性能。开发具有本征阻燃性和高力学强度的生物基聚合物材料，有望满足其防火安全和实用性的要求。 3.生物基环氧树脂的增韧 现有高性能环氧树脂由于其固有的脆性和较差的抗裂纹扩展能力，限制了其工业应用口。为了提高传统环氧树脂的韧性，各种各样的改性剂被应用于增韧环氧树脂。然而需要指出的是，这些方法的关键是在不降低拉伸模量、机械强度以及热稳定性的前提下，达到增韧的目的。 4.降解回收的生物基环氧树脂 经济社会的可持续发展要求我们减少不可再生资源的消耗，并能够在使用后对材料进行回收利用。目前为止。大多数热固性聚合物都是从化石资源中提取出来的，热固性材料由于其不可逆的交联网络，不能通过加热或溶剂进行再加工或重塑．导致热固性材料难以回收。产生了大量废弃物。对环境造成极大危害。设计可降解回收的生物基环氧树脂更能体现生物基材料可降解和可再生的特色，符合社会可持续发展的需求。 5. 其它功能的生物基环氧树脂 随着研究的不断深入，逐渐开发出了具有特殊性能的生物基环氧树脂。比如自修复和介电特性。环氧树脂基类玻璃高分子材料(vitrimer)利用动态键交换机理，受热时能以动态方式进行可逆化学键交换。同时在整体上保持交联结构。从而使得热固性聚合物能像热塑性聚合物那样自修复和再加工。 为了更好的了解生物基环氧树脂的发展和应用，2022第二届绿色复合材料论坛邀请大连理工大学翁志焕教授莅临大会，分享《多功能及高性能生物基环氧树脂基体的创制》的主题报告。 报告内容 本报告设计、制备了一系列结构新颖的生物基环氧树脂前驱体，并通过固化剂及固化工艺优化，对环氧树脂的多功能化和高性能化进行探索。比如，所制备的环氧树脂具有高耐热性、自增韧、本征阻燃的形状记忆等特点。 专家介绍 翁志焕，大连理工大学教授、博导。“十四五”重点专项指南编制专家。首批教育部“全国高校黄大年式教师团队”、科技部“重点领域创新团队”、辽宁省“兴辽英才计划”高水平创新创业团队核心成员。2015年回到大连理工大学工作，目前主要研究方向为高性能可持续高分子材料的设计与开发，包括基于可再生资源的高性能绿色（生物基）高分子材料制备和高性能工程塑料的循环回收利用。 主持包括重大项目子课题、国家自然科学基金和辽宁省自然科学基金等多项项目；承担包括国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、中国工程院咨询研究项目及其他企事业委托等多个项目。入现职以来以第一/通讯作者在Nat. Commun., ACS Catal., J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., Carbon, Compos. Part B-Eng., Polym. Chem.等相关领域Top期刊发表多篇学术论文，授权专利15项，撰写英文专著2章。《石油化工高等学校学报》期刊编委。 |
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