腰果酚基形状记忆材料结构设计及形状记忆机理研究

Cardanol, obtained as a by-product of the cashew industry, is an important renewable resource and a unique phenolic compound carrying an unsaturated 15-carbonside chain. Cardanol is an important basic chemical raw material in China and it is used in a wide variety of applications, but its high-value utilization still remains at a relatively low level. It is very necessary to explore other higher value products. In this project, thermo-tropic cardanol-based shape memory material will be prepared by modifying cardanol via the dioxaborolane bonds that can undergo metathesis reactions. The effects of the structure of cardanol-based polyols and the number of introduced dioxaborolane dynamic conversion units on the shape memory properties will be investigated, the temperature of molecules reversibly exchange fragments linked together by the strong B–O bonds of the boronic ester groups, shape fixing rate and shape recovery rate will be studied. Meanwhile, the shape memory mechanism will be revealed. The carrying out of this project will be a theoretical and practical foundation for utilization of cadanol with high efficiency and high value.

目前，我国对林业特色资源腰果酚的利用研究基本以初级产品为主，高附加值利用率低，开辟腰果酚资源利用的新途径，拓展其应用领域的需求迫在眉睫。本项目根据腰果酚独特的化学结构，利用二氧杂硼烷复分解反应的动态特性修饰腰果酚，并合成具有热致性腰果酚基形状记忆材料。通过研究腰果酚多元醇的结构以及二氧杂硼烷动态转换单元引入数量对腰果酚基形状记忆材料的记忆行为影响，指导目标产物的分子结构设计；通过考察二氧杂硼烷可逆交换B–O键连接的分子片段的温度对形状记忆性能的影响，系统地研究记忆材料的形状记忆效应、形状固定率和形状回复率，探讨腰果酚基形状记忆材料相关记忆机理。本研究为林业生物质资源腰果酚高值化利用以及进一步设计和制备腰果酚基智能高分子材料提供理论依据与技术基础。

目前，我国对林业特色资源腰果酚的利用研究基本以初级产品为主，高附加值利用率低，开辟腰果酚资源利用的新途径，拓展其应用领域的需求迫在眉睫。本项目以林产资源腰果酚为原料，通过引入二氧杂硼烷动态转化单元构建腰果酚基苯并噁嗪形状记忆材料，明确了腰果酚分子特有结构及动态二氧杂硼烷网络和形状记忆高分子材料性能的作用机制及材料力学性能与形状记忆效应的相互作用规律；通过改变腰果酚二元醇结构、二氧杂硼烷含量和固化温度，并结合应力松弛和蠕变分析证明了形状记忆效应随温度变化规律及形状记忆机理；实现了以腰果酚为原料应用于制备形状记忆功能高分子材料的可控制备，由于二氧杂硼烷的动态特性，腰果酚基形状记忆材料具有热、红外、微波等多响应记忆效应，形状固定率≥99%，形状回复率~100%，同时赋予了腰果酚基形状记忆材料自修复、可回收、可重塑等功能特性，并可以通过改变二氧杂硼烷含量和固化温度使得所制备腰果酚基形状记忆材料在高拉伸性和刚性之间具有可调控性。此外，腰果酚基形状记忆材料具有水加工性，可通过水辅助转化并重复编程为多种不同形状，其形状可保持长期稳定性。本研究将为高效、高附加值利用腰果酚等林产资源提供技术支撑，对开发生物基功能形状记忆高分子材料具有重要指导作用。