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張超群教授帶你了解植物油基高分子材料的發(fā)展及應用
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關于植物油 植物油是一大類天然有機化合物，定義為混脂肪酸甘油三酯的混合物（Mixture of mixed triglycerides）。天然油脂一般是由95%的脂肪酸甘油三酯和極少且成分復雜的非甘油三酯組成。植物油作為低成本生物質資源，具有產量充足（全世界年產量達1.4億噸）、可生物降解、可再生等優(yōu)點，被廣泛應用于合成各種生物基高分子材料，如聚酰胺、聚氨酯與環(huán)氧樹脂等，并將這些油脂高分子廣泛應用于橡膠、涂料、膠黏劑和彈性體材料等領域。 關于植物油基高分子材料 植物油基高分子原料來源廣泛，具有良好的生物相容性、可降解性和較均衡的機械性能，是重要的生物質高分子材料。此外，高性能植物油基高分子材料的發(fā)展還能夠解決廢棄油脂所帶來的環(huán)境問題和食品安全問題，兼具科學意義和現(xiàn)實意義，因此成為近年來國內外學術研究和應用開發(fā)的熱點。 植物油基高分子材料的應用 1.植物油基高性能樹脂 利用價格低廉的植物油制備高性能樹脂，對樹脂產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來說具有十分重要的意義。安徽農業(yè)大學汪鐘凱教授課題組在前期制備基于植物油的熱塑性高分子的基礎上，設計合成了一系列熱塑性植物油環(huán)氧高分子。將植物油轉化為環(huán)氧高分子，隨著單個高分子上環(huán)氧基團的數(shù)量的增加，其熱固性樹脂的機械性能也得到了大幅提升。西南大學曾建兵教授課題組針對植物油基高分子由于高度交聯(lián)的柔性網(wǎng)絡結構導致低強度與低韌性問題，提出了在引入剛性結構的同時降低交聯(lián)密度，同時實現(xiàn)了植物油基高分子材料的增強與增韌的新思路，解決了植物油基高分子材料增強與增韌通常難以兼得的問題。 2.植物油基油墨 早在15世紀末就已出現(xiàn)了植物油基油墨。當時大豆油、棉籽油、亞麻仁油、紅花籽油、桐油、葵花籽油等都有應用到油墨配方中，但隨著印刷速度的加快，具有快干特性的石油基油墨迅速取代了干燥緩慢的植物油基油墨。20世紀70年代，考慮到石油危機、工人的安全以及環(huán)保問題，植物油基油墨又重新回到人們的視線。 3.植物油基涂料 以植物油為原料的涂料，除油脂涂料外還有酯膠、酚醛、瀝青等油基涂料品種。醇醛樹脂是油脂用量最多的合成樹脂，也是用量最大的涂料樹脂。此外，植物油及脂肪酸還用于氨基醇酸、環(huán)氧酯、聚氨酯、有機硅和有機氟改性醇酸涂料中，按過去的18大類分類方法計，使用植物油及脂肪酸做原料的涂料至少有10大類。 4.植物油基潤滑劑 植物油是最早使用的潤滑油品種之一，早在公元前1650年就已使用。植物油具有優(yōu)良的潤滑性能，黏度指數(shù)高，無毒和易生物降解，而且可以再生。 我國在綠色潤滑劑方面的研究起步較晚，但隨著對環(huán)境友好潤滑劑重視程度和需求的不斷增加，中國科學院蘭州化學物理研究所、上海大學、石油化工科學研究院、后勤工程學院等單位在20世紀80年代后期陸續(xù)開展相關研究工作。 5.植物油基聚氨酯 植物油基聚氨酯被譽為聚氨酯發(fā)展中最重要的技術創(chuàng)新之一。植物油基多元醇是植物油雙鍵經(jīng)化學改性引入羥基制備獲得，它的價格便宜、官能度高，聚合產品的理化性能優(yōu)異。植物油基聚氨酯材料不但機械性能可與相應石油基材料媲美，而且耐熱分解與熱氧化性能更佳，生產成本更低，因此，在歐美市場的銷售量以每年30%快速增長。植物油基聚氨酯的應用領域涉及包裝材料、絕緣材料、汽車、農用拖拉機以及高速公路、橋梁和鐵路的相關設備。 6.植物油基聚酰胺 聚酰胺(PA，俗稱尼龍)主要是由二元酸與多元胺縮聚而成，其中二元酸可以從植物油中合成獲得，也就是植物油基二聚酸。植物油二聚酸可以通過植物油脂肪酸發(fā)生Diels-Alder反應來合成，植物油二聚酸的合成目前已工業(yè)化，其中更多的研究是利用不同的植物油合成二聚酸，以及利用不同的催化劑來提高二聚酸的收率，并降低反應所需要的高溫高壓的條件。 7.植物油基聚酯增塑劑 植物油基增塑劑具有的顯著優(yōu)點是生物可降解性良好、價格低廉、原料可再生、原料不依賴石油，這類增塑劑適用于對安全性、衛(wèi)生性、環(huán)保性要求較高的塑料制品，如醫(yī)療器械、兒童玩具、食品包裝材料等。 植物油基高分子材料發(fā)展趨勢 1. 利用價格更低的非干性油制備性能更加優(yōu)越的聚合物，進一步降低產品的生產成本，提高植物油基化合物的市場競爭力。 2. 開發(fā)植物油基化合物新品種，開拓新的應用領域。 3. 利用無機剛性與熱穩(wěn)定材料，開發(fā)高性能聚合物-無機納米復合材料，制備出高性能工業(yè)材料。 植物油基高分子材料目前存在問題 1. 產品品種陳舊單一，植物油應用范圍仍然局限于幾種傳統(tǒng)產品，新產品開發(fā)力度嚴重不足，植物油使用只有數(shù)量增長，沒有質的提高。 2. 生產技術水平落后，產品多為污染嚴重、附加值低的低檔產品。 3. 國外植物油基化合物在一些領域已經(jīng)開始逐步替代傳統(tǒng)石油產品化合物，而我國植物油基化合物的質量和相應石油產品相比，仍然有較大差距，缺乏競爭力。 4. 國內植物油基結構高分子材料的研發(fā)嚴重落后于歐美國家，很多領域仍然是空白。 5. 用于食品藥物包裝、藥品緩釋、醫(yī)療設備等領域的高附加值無毒植物油基聚合物功能材料，在歐美市場需求量很大，而該產業(yè)的發(fā)展在我國未能受到應有的重視。 參考資料：何鑫, 吳桂英, 閆云君. 植物油基平臺化合物及高分子材料研究進展. 生物工程學報, 2017, 33(5): 701-719 為了更好的了解植物油基高分子材料， “2021綠色復合材料論壇”特誠邀 華南工業(yè)大學 張超群教授 蒞臨本次大會，分享《植物油基高分子材料的創(chuàng)制與應用》主題報告。 掃碼立即報名參會 綠色復合材料論壇.jpg 張超群---專家海報.jpg |
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tzynew2樓
2021-05-12 08:53
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i 發(fā)自小木蟲Android客戶端
nono20093樓
2021-05-12 09:22
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2021-05-12 10:20
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bjdxyxy6樓
2021-05-12 14:38
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。 發(fā)自小木蟲Android客戶端
2021-05-12 15:03
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閑庭sunn8樓
2021-05-14 09:42
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bjdxyxy9樓
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云在青天11樓
2021-05-15 08:54
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Will_Wu12樓
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