松脂基热可逆自修复聚氨酯材料的结构设计、制备及修复机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31670578
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1604.林产化学
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:张锦文; 李书龙; 尚倩倩; 薄采颖; 贾普友; 梁兵川; 郑敏睿;
- 关键词:
项目摘要
Oleoresin is mainly obtained from tapping trees of the genus Pinus, and it is an important and abundantly available natural chemical in China. Turpentine is the volatile oil distilled from oleoresin, and the solid material left behind after distillation is known as rosin. Both products are used in a wide variety of applications, but their high-value utilization still remains at a relatively low level. It is necessary to explore other higher value products. It is known that rosin- and turpentine-based polyurethanes exhibit excellent mechanical properties and thermal stability. So, in this project, rosin- and turpentine-based linear polyurethanes with high self-healing effective and glass transition temperature will be prepared by a two-step method, while the self-healing mechanism is introduced through the thermoreversible Diels-Alder (DA) bonds. The objectives of this project include: 1) study the kinetics of DA monomers reaction and polyurethane polymerization to obtain optimum reaction temperature and activation energy; 2) investigate effects of the thermoreversible DA reactions on thermal behavior, chemical structure shift, molecular weight distribution; 3) investigate the changes of surface morphology and mechanical properties after damage repair; 4) discuss the factors of self-healing performance and efficiency, meanwhile explore the self-healing mechanism. This research will make important contributions to the knowledge and technology of rosin-based polymer materials. It may also provide a certain guideline for future development of biomass-based intelligent self-healing polymer materials.
我国林业特色资源松脂的应用以简单加工为主,高附加值利用率低,开辟高端应用新领域迫在眉睫;本项目依据松香和松节油制备的聚氨酯材料具有优良力学性能和热稳定性的特点,首次采用两步法在松脂基聚氨酯结构上引入热可逆Diels-Alder (DA)键制备具有高自修复率和高玻璃化转变温度的线型聚氨酯材料;在研究单体DA反应动力学基础上分析材料的聚合动力学,获得最佳反应温度和活化能;着重考察自修复材料发生DA和逆DA反应时吸放热行为,结构化学位移、分子量分布等热可逆性能的变化;通过受损材料修复后的表面情况和力学性能变化考察自修复性能和效率的影响因素,揭示自修复机理;本项目研究将为合理、高效、高附加值利用松脂资源奠定坚实的理论和应用基础,对开发生物质智能自修复高分子材料具有重要指导作用。
结项摘要
我国松香等林业特色资源的应用以简单加工为主,高附加值利用率低,开辟高端应用新领域迫在眉睫。聚氨酯等高分子材料具有良好的机械、加工性能和热稳定性,广泛应用于胶黏剂、涂料、弹性体等领域。但在加工和使用过程中,不可避免地产生一定程度的损伤,导致使用性能下降。本项目面向问题和需求导向,模仿生物体损伤自修复机理,进行结构设计对生物基聚氨酯等高分子材料内部微裂纹进行自主修复,以提高材料使用性能和降低成本。项目组以松香、植物油等及生物质为原料,完成了多种生物基功能单体、生物基自修复聚氨酯等高分子材料的结构设计制备,对生物基功能单体、生物基自修复聚氨酯材料的物理化学性能和结构进行了分析表征。重点通过引入多重氢键、亚胺键、氨酯键、DA键等多种可逆共价非共价键构建动态可逆共价网络高分子材料,并结合分子动力学(MD)模拟证明范德华力随温度变化规律及自修复机理,赋予了生物基聚氨酯等高分子材料自修复、形状记忆、可回收、可重塑、可降解等功能特性;明确了松香等生物质分子特有结构及反应活性对动态可逆共价网络和自修复高分子材料性能的作用机制及材料力学性能和热稳定性与自修复效率的相互作用规律。实现了以松香、植物油等生物质资源作为原料应用于自修复聚氨酯等功能高分子材料的可控制备,本项目研究将为高效、高附加值利用香等林产资源提供技术支撑,对开发生物基功能自修复高分子材料具有重要指导作用。相关内容发表论文(包括已接受待发表)14篇(第一标注7篇、第二标注7篇),其中SCI收录9篇,EI收录1篇,中文核心4篇;申请国家发明专利6件,协助培养博士研究生2名、硕士研究生3名。
项目成果
期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Vitrimer材料的制备及性能研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:高分子材料科学与工程
- 影响因子:--
- 作者:郝树杰;周威;潘 政;贾普友;张猛;周永红
- 通讯作者:周永红
一种基于松香和环氧大豆油的全生物基自修复材料的制备及性能研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:林产化学与工业
- 影响因子:--
- 作者:郝树杰;宋飞;胡立红;薄采颖;赵琦;周永红;张猛
- 通讯作者:张猛
植物油基聚氨酯泡沫的研究进展
- DOI:10.13650/j.cnki.rgxsz.2018.04.011
- 发表时间:2018
- 期刊:热固性树脂
- 影响因子:--
- 作者:周威;贾普友;周永红;张猛
- 通讯作者:张猛
A self-healing elastomer based on an intrinsic non-covalent cross-linking mechanism
基于固有非共价交联机制的自修复弹性体
- DOI:10.1039/c9ta03775f
- 发表时间:2019-07-07
- 期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
- 影响因子:11.9
- 作者:Chen, Jun;Li, Fanzhu;Luo, Zhenyang
- 通讯作者:Luo, Zhenyang
动态可逆交联聚合物的研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:热固性树脂
- 影响因子:--
- 作者:郝树杰;周威;潘政;薄采颖;张猛;周永红
- 通讯作者:周永红
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其他文献
A graphics processing unit based multi-string matching algorithm
一种基于图形处理单元的多字符串匹配算法
- DOI:10.1166/jbns.2013.1157
- 发表时间:2013-08
- 期刊:Journal of Bionanoscience
- 影响因子:--
- 作者:张猛
- 通讯作者:张猛
基于机器学习和卫星遥感的PM2.5/10空间连续分布反演方法研究
- DOI:10.7515/jee192063
- 发表时间:2019
- 期刊:地球环境学报
- 影响因子:--
- 作者:张猛;张博
- 通讯作者:张博
基于特征整合的卷积神经网络草地分类算法
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:计算机工程与科学
- 影响因子:--
- 作者:张猛;钱育蓉;杜娇;范迎迎
- 通讯作者:范迎迎
连续电除盐技术中树脂导电性的研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:南华大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:LING Qiu;ZHAO Xuan;赵璇;张猛;ZHANG Meng;孙宪;LI Fu-zhi;李福志;SUN Xian;凌球
- 通讯作者:凌球
微波加热含碳氧化锰矿粉体还原过程中磷的迁移行为
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:中国锰业
- 影响因子:--
- 作者:张猛;陈津;范晋平;侯向东
- 通讯作者:侯向东
其他文献
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