基于松香和植物油的热固性树脂的合成及其结构-性能关联研究

以天然可再生资源为原料合成的生物基塑料具有节约资源和保护环境的双重功效，是当前高分子材料的一个重要发展方向。植物油及其衍生物已经被作为一种重要原料广泛应用于高分子的合成，但是由于甘油脂肪酸酯中柔性脂肪链段较长，双键密度小，造成材料本身的玻璃化转变温度较低，力学强度不高。因此，现有植物油基高分子材料中往往需要加入大量的石油基刚性环状共聚单体，以提高其热学、力学性能。松香是另外一种可再生资源，主要成分为含有刚性氢菲环结构的松香酸，它对提高高分子材料的玻璃化转变温度和力学强度十分有利。本项目拟将利用由天然松香分离得到的松香酸和环氧植物油为起始原料，充分发挥它们各自的结构特点，合成一系列基于松香和植物油的热固性树脂，详细研究松香氢菲环结构对植物油中甘油脂肪酸链的增强作用，建立其组成、结构与性能之间的关系，揭示它们变化的新规律，探索生物基高分子材料合成的新原料、新思路和新方法。

以天然可再生资源为原料合成高分子材料具有节约资源和保护环境的双重功效,被认为是当前高分子材料发展的重要方向之一。本项目以松香酸为主要原料，在合成了一系列分别含有一个（R1），两个（R2）和三个（R3）活泼端双键的基础上，让它们分别和植物油衍生物环氧化大豆油丙烯酸酯（AESO）进行共聚合，制备得到了一系列基于植物油和松香酸的热固性树脂（AESO/R1，AESO/R2，AESO/R3）。作为对比，使用石油基单体二乙烯基苯(DVB)按相同的双键摩尔比与AESO进行共聚，制得部分生物基热固性树脂（AESO/DVB）。研究发现，体积庞大的松香酸氢菲环可以使AESO-R1/R2/R3树脂同时拥有较高的力学性能和热学性能。随着R1/R2/R3单元含量的增加，固化后树脂的交联密度和玻璃化转变温度也随之增加，且更多的R1，R2或R3单体将直接导致更好的力学性能，更高的交联密度及更高的玻璃化转变温度。在相同的条件下，松香酸衍生物R1，R2，R3对AESO的增强效果明显优于石油基单体DVB，可能是由于松香酸衍生物中的氢菲环结构具有更高的力学刚性或空间体积所致。结果表明，松香酸衍生物可以较好地替代石油基单体通过共聚增强植物油基热固性的综合性能，从而制备得到性能更加优异，生物质成分更高的热固性树脂。作为基金内容的补充，我们以生物基没食子酸为原料，合成了含四个双键的活性单体GACA让其与AESO进行共聚，研究其替代石油基产品三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）在基于植物油衍生物热固性树脂中应用的可行性。研究发现，在相同的共聚条件下，GACA增强的AESO体系其玻璃化转变温度，力学强度，模量及在金属表面附着性能明显优于TAIC/AESO体系。结果表明，生物基GACA完全具有替代石油基TAIC用于改善和增强AESO固化物性能的潜力。利用GACA与AESO结合，有望制备性能更加优异，生物基成分更高的生物基热固性树脂或涂料涂层。. 以上研究结果为我们合成性能优异的生物基热固性树脂提供了新原料、新思路和新方法，为其代替现有石油基热固性树脂奠定了一些理论基础；