基于天然植物资源的绿色高分子复合材料:紧密界面结合力的构筑与增强机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706039
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0814.产品工程与材料化工
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The production route of biodegradable green materials utilizing naturally renewable resources is very helpful to solve problems that we are facing with energy resources and living environment. The idea of using oilseed protein after oil extraction and natural plant fibers, as renewable raw materials, to produce green polymer composites meets the need of sustainable development and recycling economy. Protein derived bio-plastics have been long known for their inferior mechanical performance, and reinforcing fibers can be easily detached from protein matrix, thus failing to act as a load-bearing component in the composite. In this project, in order to improve interface bonding force between protein matrix and reinforcing natural fiber, we design the following new structures: structure of elementary plant fiber/crystalline polymer/protein macromolecules, showing multi-phase synergistic reinforcing effect; structure of surface-modified fiber/plant protein, displaying in situ cross-linking reinforcing effect. Ideally, the resulting composites with either structure would have desirable mechanical properties due to the enhanced bonding force at fiber/protein interfaces. Studies of chemical modification, thermal behavior of polymer chains and composite processing are fundamental issues in this work. The goals after completion of this project, in a timely manner, include: successful synthesis of the green composites in a controllable way, unfolding the reinforcing mechanism to understand the intrinsic relationships between mechanical properties of the material and its hierarchical structure. In addition, this project could pave the road to expanding value-added applications for oilseed protein in non-feed industry, and to green materialization for natural plant fibers in non-textile field.
采用天然可再生资源制备可降解绿色材料的产业化路线有利于解决日益严峻的资源和环境问题。本项目利用榨油后的废弃油籽蛋白资源和天然植物纤维为可再生原料,制备可降解绿色高分子复合材料符合可持续和可循环经济的发展理念。迄今已知的蛋白质基可降解塑料普遍力学强度较差,增强性纤维易从蛋白质基体中脱落。本项目通过构建纤维原纤丝/高分子界面晶体/植物蛋白大分子多相协同增强结构、表面改性纤维/植物蛋白原位交联增强结构,利用结构协同效应和原位增强效应,提高纤维增强相和蛋白质基体之间的结合力,以期获得具有紧密界面结合力的高强度植物纤维/蛋白绿色复合材料。通过化学改性、高分子热响应、复合材料加工等基础研究,实现目标材料的可控合成,并揭示其多层级结构和力学性能之间的调控增强机制。此外,本项目为拓展废弃植物油籽蛋白在非饲料行业的高附加值应用、天然植物纤维在非纺织领域的绿色材料化应用提供理论指导和技术借鉴。

结项摘要

本项目对天然植物资源进行高效转化利用,获得了具有紧密界面结合力、高强度、较好韧性、耐水和耐热稳定性的环境和生态友好型可生物降解类高分子及全绿色聚合物基复合材料。以废弃棉籽蛋白粉为原料,在蛋白质纯化、尿素变性、甘油增塑、改性淀粉交联的基础上,将其与取向排列的天然长纤维或与可降解结晶型高分子(如聚乳酸和聚己内酯)共混复合,采用热压硫化或溶液浇注等加工方法制备得到了一系列生物质基全绿色复合材料。通过设计构建高效原位交联、径向纤维增强、界面晶体桥接、界面增容等增强性结构,创建了蛋白/天然纤维、结晶型高分子/纳米纤维强结合界面和共混增容界面。系统测试评价了复合材料的力学性能、耐水和耐热稳定性能,通过原位扫描电镜-拉伸断裂结构演化实验、界面晶体在纳米纤维表面的等温结晶动力学、改性淀粉对棉籽蛋白的交联效率等实验研究,揭示了纤维多级结构、界面横晶、蛋白/纤维紧密界面等结构与复合材料高强化性能间的构效关系,阐明了纤维断裂机理和复合材料相关增强机制。项目执行期间,共发表学术论著13篇,申请发明专利3项,培养青年教师1名、硕博研究生5名。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(3)
Polycarbonate/Sulfonamide Composites with Ultralow Contents of Halogen-Free Flame Retardant and Desirable Compatibility.
具有超低无卤阻燃剂含量和良好相容性的聚碳酸酯/磺酰胺复合材料
  • DOI:
    10.3390/ma13173656
  • 发表时间:
    2020-08-19
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang H;Yue H;Zhao X;Song M;Guo J;Cui Y;Fernández-Blázquez JP;Wang DY
  • 通讯作者:
    Wang DY
Enhancement of thermal stability and photoluminescent performance of blue light emitting material by incorporating adamantane moieties into carbazole system
将金刚烷部分引入咔唑体系增强蓝光材料的热稳定性和光致发光性能
  • DOI:
    10.1080/10601325.2017.1403857
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science Part A-Pure and Applied Chemistry
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Liu Yingchun;Guo Jianwei;Yue Hangbo;Luo Tao;Tan Rilin;Li Xiong
  • 通讯作者:
    Li Xiong
Morphology, thermal, and crystallization analysis of polylactic acid in the presence of carbon nanotube fibers with tunable fiber loadings through polymer infiltration
在碳纳米管纤维存在下,通过聚合物渗透进行可调节纤维负载的聚乳酸的形态、热和结晶分析
  • DOI:
    10.1002/pcr2.10081
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Polymer Crystallization
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Yue Hangbo;Fernández-Blázquez Juan P.;Vilatela Juan J.;Pérez Ernesto
  • 通讯作者:
    Pérez Ernesto
On the improvement of properties of bioplastic composites derived from wasted cottonseed protein by rational cross-linking and natural fiber reinforcement
通过合理交联和天然纤维增强来改善废弃棉籽蛋白生物塑料复合材料的性能
  • DOI:
    10.1039/d0gc03245j
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Green Chemistry
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Yue Hangbo;Zheng Yuru;Zheng Pingxuan;Guo Jianwei;Fern;ez Juan P.;Clark James;Cui Yingde
  • 通讯作者:
    Cui Yingde
Adamantane-Based Micro- and Ultra-Microporous Frameworks for Efficient Small Gas and Toxic Organic Vapor Adsorption
用于高效吸附小气体和有毒有机蒸气的金刚烷基微孔和超微孔框架
  • DOI:
    10.3390/polym11030486
  • 发表时间:
    2019-03-13
  • 期刊:
    POLYMERS
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Jiang, Wenzhao;Yue, Hangbo;Guo, Jianwei
  • 通讯作者:
    Guo, Jianwei

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其他文献

提高蛋白质生物塑料力学性能的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    岳航勃;窦瑶;何明;尹国强;崔英德
  • 通讯作者:
    崔英德

其他文献

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油籽蛋白基高分子复合材料界面相容性提升及其强化机制研究
  • 批准号:
    22378078
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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