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

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

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:
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  • 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:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 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:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机工程与科学
  • 影响因子:
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  • 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:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 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:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 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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张猛的其他基金

基于松香/桐油的闭环回收热固性聚合物构筑及循环再生机制
  • 批准号:
    32371825
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于桐油/松香的自修复聚氨酯动态可逆交联网络构建及调控机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
协效阻燃型松香基聚氨酯硬泡结构设计及其构效关系研究
  • 批准号:
    31300490
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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