中国科学院宁波材料研究所开发生物环氧树脂
生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展
生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展郑波;颜春;祝颖丹;刘东;徐海兵;陈刚;陈明达;刘小青;代金月;吕东喜
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)1
【摘要】环氧树脂是目前应用最为广泛的热固性树脂之一,其固化后会形成不溶、不熔的高度交联的三维网络结构,从而导致树脂及其碳纤维复合材料的降解困难而
且难以再加工,造成了严重的资源浪费与环境污染。
采用可再生生物质原料制备生
物基可降解环氧树脂及其碳纤维复合材料,在缓解能源危机、减轻环境污染和实现
资源再利用上具有重要意义。
综述了生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展,主要包括含有热或化学不稳定键的可降解环氧树脂的合成、性能、降解机理及其碳纤维的无损回收,并总结了其优缺点。
【总页数】6页(P8-12)
【作者】郑波;颜春;祝颖丹;刘东;徐海兵;陈刚;陈明达;刘小青;代金月;吕东喜
【作者单位】宁波大学材料科学与化学工程学院;中国科学院宁波材料技术与工程
研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
【相关文献】
1.碳纤维增强环氧树脂基复合材料低温改性研究进展
2.碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展
3.关于生物可降解聚乳酸基复合材料研究进展
4.碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性研究进展
5.贵州省库区航运船舶气象服务系统数据库设计
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生物基热固性树脂研究获系列进展
生物基热固性树脂研究获系列进展佚名【期刊名称】《前沿科学》【年(卷),期】2015(009)001【总页数】2页(P91-92)【正文语种】中文随着人们对生物基高分子材料研究的日益广泛和深入，生物基热固性树脂作为生物基高分子材料的一个重要品类也逐步为大家所接收和重视。
但是，如何通过生物基平台化合物的选择、分子结构设计和调控实现其高性能化、功能化和适用化一直是大家面临的一个难点问题。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料研究团队在国内率先布局和开展了生物基热固性树脂的研究方向，近几年来，在基于松香酸、植物油、衣康酸、大豆蛋白质等的高性能生物基环氧树脂研究方面取得了系列进展。
衣康酸，又名亚甲基丁二酸，由于它特殊的化学结构、较低的价格和成熟的生物发酵生产工艺，被认为是一种具有广阔应用前景的生物基平台化合物。
宁波材料所生物基高分子材料研究团队以它为原料，通过调节其环氧化程度和活性官能团密度，成功得到了玻璃化转变温度、拉伸强度、弯曲强度和模量分别达到130.4°C、87.5 MPa、152.4 MPa和3400 Mpa的环氧树脂EIA，并通过环氧开环和双键聚合的双重固化，实现了它综合性能的可控与可调（Green Chemistry，2013，15，245）；通过双键的直接环氧化，合成了三官能度生物基脂肪环氧树脂TEIA，同时实现了高环氧值（1.16）、极低粘度（0.92 Pa s，25℃）与高热力学性能（Tg=135℃，模量3600Mpa），该树脂表现出比普通石油基环氧树脂更好的热力学性能和加工性能（Chemsuschem，2013，7，555）；通过碳氢加成，将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）接枝到衣康酸环氧树脂上，得到了具有自阻燃性能（UL-94 V0级）的含磷环氧树脂EADI，它可单独用于自阻燃树脂或活性环氧树脂阻燃剂（Science China，chemistry，2014，57，379）。
中国科学院宁波材料所：具有超稳定保护层的高性能高镍层状氧化物正极材料
中国科学院宁波材料所：具有超稳定保护层的高性能高镍层状氧化物正极材料【研究背景】高镍层状氧化物（Ni > 60%）因具有较高的比容量被视作新一代高能量密度锂离子电池的最佳正极材料之一。
然而，高镍正极材料表面活性高，材料在存储过程中容易与空气中的水和二氧化碳发生反应，导致材料pH值较高，从而引起电极浆料在制备过程中形成果冻状胶料和电池循环过程中的胀气。
此外高表面活性也是制约高镍正极材料安全性的重要因素。
通常的高镍正极材料的原料制备、存储和整个电池生产过程都需要严格控制环境条件，这极大地增加了电池成本。
因此，提高表面稳定性，是高镍正极材料研发中的主要方向之一。
【工作介绍】近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所王德宇研究员和毕玉敬博士，与美国西北太平洋国家实验室张继光研究员，加拿大西安大略大学孙学良教授合作提出一种新颖的设计策略，在高镍正极材料表面构建性能优异的包覆层，该包覆层由由非晶相(~1nm)包围的纳米晶畴组成。
具有该新结构的材料具有优异的表面稳定性，有较长的循环寿命（全电池循环1000周，容量保持88.3%），4.3V充电态电极分解的放热量降低了55.3%，在55℃水汽中存储四周后，仍然表现出较好的循环稳定性。
【核心内容】本工作中，通过前驱体的合理设计，制备出了具有超稳定包覆层的高镍正极材料。
作者首先在Ni0.8Mn0.1Co0.1(OH)2前驱体和Co(OH)2壳层中引入Zr(OH)4层，制备出具有多层结构的前驱体。
由于Zr离子不能掺杂加入晶格，在高温合成过程中，惰性的Zr化合物与表面的Co(OH)2形成了纳米晶体镶嵌的超稳定保护层，该层厚度为40~50nm。
XPS和软X射线吸收谱测试结果表明包覆层材料表面的镍含量显著降低，其中Ni3+比例较其它样品高，说明這種保护层能够减少表面Ni3+的还原，从而提升高镍材料表面稳定性。
图2 改性高镍正极材料表征结果。
(a-d)TEM和HRTEM图；(e)SIMS测试元素纵向分布图；(f)软X射线吸收谱NiL3精细结构峰比值；(g) XPS测试Ni3+/Ni2+比例；(h)包覆层结构示意图扣式电池中电化学性能测试结果显示，具有超稳定包覆层高镍材料的放电容量和倍率性能虽稍低于未包覆高镍材料，但其循环稳定性显著提升，采用低负载电极，在0.5C/1C下循环1000周后，其容量保持率仍高达90.1%。
高模量高Tg可降解环氧树脂的合成及性能研究
A环氧树脂相匹配的机械、热学性能，同时能在温和酸性 溶液中低温下完全降解，实现了温和条件下可降解和高性 能的结合。在此基础上，本文采用对轻基苯甲醛代替香草 醛制备了性能更加优异的环氧树脂，系统研究了其机械、 热学及降解性能。
可降解热固性树脂概念的提出为处理报废环氧树脂提 供了思路叫可降解热固性树脂是指将一定数量可降解的共 价键如缩醛键、二硫键、希夫碱键、酯键等引入共价交联 网络中，使热固性树脂在温和条件下能够降解成小分子单 体或低聚物。但是目前大量的研究工作在引入可降解共价 键后虽然实现了热固性树脂的回收处理，但是普遍降低机 械性能、耐热性、玻璃化转变温度（瑰），从而减小热固性 树脂使用范围⑷。
高模量高Tg可降解环氧树脂的合成及性能研究
王滨搏=颜世峰】，朱锦彳,马松琪核
（1•上海大学材料科学与工程学院，上海200072； 2•中国科学院宁波材料与工程研究所高分子与复合材料事业部，浙江省生 物基高分子材料技术与应用重点实验室，浙江 宁波315201）
摘 要:通过季戊四醇将对務基苯甲醛偶合得到含螺旋缩醛的二酚，进而与环氧氯丙烷反应两步法制备了 一种含
如必範陋测接 I 学术论文 Academic papers || 特约栏目主持人
核磁共振氢谱（1H-NMR）和核磁共振碳谱（13CNMR）：采用AVANCE-HI型波谱仪（德国BRUKER公司） 对合成产物进行化学结构表征，用笊代DMSO作为溶剂， 四甲基硅烷（TMS）为参比物，扫描频率为400MHz。
II学术论文
特约栏目主持人 || Academic papers
收稿日期：2019-05-18 作者简介：王滨搏（1995-）,浙江温州人，主要研究方向为可降解热固性树脂研究，E-mail: wangbinbo@ 通信联系人：马松琪，男，博士，研究员，博士生导师，E-mail: masongqi@o 基金项目：国家自然科学基金（51773216）,中国科学院青年创新促进会会员项目（2018335）。
来自丁子香酚的高性能生物基环氧树脂
来自丁子香酚的高性能生物基环氧树脂IMDEA 材料研究所、埃里克·坎德尔 28906 赫塔菲，马德里，西班牙;国家重点化学工程实验室、大学的化学和生物工程、浙江大学、杭州 310027，中国deyi.wang@环氧树脂大量应用于许多重要领域，如涂料，粘合剂，高性能复合材料，绝缘材料和密封剂。
为了促进可持续性，近年来在生物基环氧树脂方面取得了重大进展，特别是基于植物油的环氧树脂。
然而，在开发可以在多个方面与石油基双酚A环氧树脂（DGEBA）竞争甚至优于石油基双酚A环氧树脂（DGEBA）的高性能生物基环氧树脂，以扩大其实际应用前景，特别出于高科技，高性能的用途，仍然存在巨大的挑战。
丁子香酚4-烯丙基-2-甲氧基苯酚是天然存在的取代苯酚，分子结构简单，毒性低，成本相对较低。
在我们最近的成果中，一系列高性能，丁子香酚衍生的环氧单体，被提出、合成和系统地表征。
例如，我们合成了一种脂肪族 - 芳香族醚连接的丁子香酚类环氧单体，发现使用4,4-二氨基二苯基甲烷（DDM）作为固化剂，得到的环氧体系显示出高反应性以达到充分固化的状态。
更重要的是，与DGEBA 相比，固化环氧树脂的机械刚度提高，但可燃性降低。
我们制备了另一种芳香酯键，丁子香酚基双功能环氧单体，并使用3,3'-二氨基二苯砜（33DDS）作为其固化剂. 所得到的固化环氧树脂显示出良好的本征阻燃性，燃烧时烟雾产生显着降低。
我们进一步合成了以三嗪为中心的丁子香酚基三官能环氧单体，发现其33DDS固化产物显示出显着增强的耐热性（Tg（DMA，Tanδ）高达207℃）、刚度，以及与其DGEBA相比降低的介电常数和损失。
总之，通过优化基于丁香酚的环氧单体的分子结构，可以将所得的环氧体系赋予许多高度期望的性能，这将特别有利于激发其在高性能应用中的潜力。
丁香酚在生物基环氧化学和技术中的潜力不限于上述实施方案。
我们未来的努力将集中在进一步优化丁子香酚基环氧树脂的分子结构，并探索成本效益、绿色和可持续的方法来制备它们以及基于环氧树脂的复合材料。
高性能生物基环氧树脂及其固化剂的合成、表征与性能研究的开题报告
高性能生物基环氧树脂及其固化剂的合成、表征与性能研究的开题报告一、选题背景和研究意义近年来，环氧树脂作为一种优秀的高分子材料，广泛应用于各种领域。
但是，传统的石化基环氧树脂存在诸多不足，如硬度低、耐热性差、抗黄变性能差等。
为了解决这些问题，生物基环氧树脂逐渐成为了研究的热点。
生物基环氧树脂的优点是源自于其生物大分子中所含有的特殊结构单元，这些单元可以提供一些传统石化基环氧树脂所不具备的优异性能，如高达500℃的热稳定性、高耐剪强度、低体积收缩率等，被广泛应用在粘接、表面涂层以及多个高科技工程领域。
因此，合成高性能生物基环氧树脂及其固化剂的研究对于推动环氧树脂技术的发展具有重要的意义。
二、研究内容和技术路线1.合成生物基环氧树脂生物基环氧树脂通常是由天然产物，如植物黄酮、睡莲素、木材素等作为前驱体，通过化学反应合成而来。
本文选择的生物基前驱体为丁酸-6-羟基己酯。
首先通过成功的酯化反应合成聚酯，然后再通过磷酸氧化反应合成环氧树脂。
通过调整反应条件，如反应温度和催化剂种类和用量等，制备出不同性能的生物基环氧树脂。
2.合成生物基环氧固化剂通过选取合适的生物大分子，如i半胱氨酸、硫氨酸、天门冬氨酸，等作为生物基固化剂前驱体，通过化学反应合成适合生物基环氧树脂的固化剂。
3.表征和性能测试通过FTIR、NMR、TGA、DSC等测试手段对所合成的材料进行表征与结构分析，并考察其热稳定性、力学性能、玻璃化转变温度等性能指标。
4.探讨生物基环氧树脂未来的应用前景及优化方案三、预期成果本文拟通过以上研究内容和技术路线，合成高性能生物基环氧树脂及其固化剂，并对其性能进行表征测试，分析其优缺点，探讨其未来的应用前景与可能的优化方案。
预计获得一系列生物基环氧树脂和固化剂的合成制备方法，探索其性能指标的影响因素，发展适合于特定领域需求的环氧树脂新材料，并具有一定的科研和应用价值。
生物基环氧树脂的研究进展_马松琪
了马来海松酸酐和三官能度松香环氧树脂（合成路线
见 图3），将2者 固 化 ， 得 到 一 种 全 生 物 基 的 热 固 性 树
图2 二官能度松香环氧的结构示意图 Fig.2 Synthesis of difunctional rosin-epoxy resin
收稿日期：2014-05-04 通讯联系人：范宏（1963~），男，教授，博士生导师。主要从事环氧树脂、酚醛树脂和有机硅树脂等改性及相关胶粘剂产品技术的研究与开发。
E-mail：hfan@。
研究报告及专论
综述
特约专栏
生物基环氧树脂的研究进展
马松琪，刘小青，朱 锦 （中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波 315201）
2 基于衣康酸的生物基环氧树脂[20~22]
步 改 善[ 20]。
衣 康 酸 （IA）是 以 淀 粉 等 农 副 产 品 为 原 料 经 生 物 发 酵 而 成 ， 美 国 能 源 部 公 布 的 最 具 发 展 潜 力 的12种 生 物质平台化合物之一[23]。我国是衣康酸最大的生产国， 年 生 产 能 力 约1 0万 吨 ， 年 需 求 量 却 不 到3万 吨 ， 产 能 严 重 过 剩 。 基 于 其 分 子 结 构 中 含 有2个 羧 基 便 于 引 入 环 氧 基 团 ， 以 衣 康 酸 为 原 料 合 成 了 环 氧 树 脂 （E I A ） ，合 成 路 线 见 图5。 同 时 考 虑 到 分 子 结 构 中 含 有-C=CH2，在 环氧固化体系中引入了双键单体以形成环氧开环固化 和双键共聚合的双重固化体系，通过选择不同刚柔性 的双键单体[刚 性单体二乙烯基苯（DVB）和柔性单体 环氧大豆油丙烯酸酯（AESO）]对衣康酸基环氧树脂固 化物的性能进行调节，并系统地研究了这种双重固化 行为。固化反应示意图如图6所示。
生物基环氧树脂开题报告
生物基环氧树脂开题报告生物基环氧树脂开题报告摘要：生物基环氧树脂是一种新型的环保材料，其来源于可再生资源，具有较低的碳排放和环境污染程度。
本文旨在探讨生物基环氧树脂的制备方法、性能特点以及应用前景，以期为环境友好型材料的研究和开发提供参考。
引言：随着环境保护意识的增强和可持续发展理念的普及，传统石油基材料的替代品逐渐受到关注。
生物基环氧树脂作为一种新型的可再生材料，具有广阔的应用前景。
本文将从制备方法、性能特点和应用前景三个方面进行研究。
一、制备方法1.1 生物基原料选择生物基环氧树脂的制备首先需要选择合适的生物基原料，如植物油、植物纤维等。
这些原料具有广泛的来源和可再生性，可以有效减少对石油资源的依赖。
1.2 化学合成方法生物基环氧树脂的制备一般采用化学合成方法。
通过将生物基原料与环氧化合物反应，得到具有环氧基团的化合物。
随后，通过环氧化反应将环氧基团转化为环氧树脂。
1.3 物理合成方法除了化学合成方法外，生物基环氧树脂的制备还可以采用物理合成方法，如超声波辅助合成、微波辐射合成等。
这些方法具有反应时间短、能耗低等优点，可以有效提高生物基环氧树脂的制备效率。
二、性能特点2.1 环境友好性生物基环氧树脂源于可再生资源，其制备过程中不会产生大量的有害气体和废弃物，具有较低的碳排放和环境污染程度。
因此，生物基环氧树脂被认为是一种环境友好型材料。
2.2 优异的力学性能生物基环氧树脂具有良好的力学性能，如强度高、韧性好等。
这使得它在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。
2.3 耐腐蚀性生物基环氧树脂具有较好的耐腐蚀性，可以抵抗酸碱、溶剂等介质的侵蚀。
这使得它在化工、电子等领域的应用得到了广泛关注。
三、应用前景生物基环氧树脂由于其独特的性能特点，在众多领域具有广阔的应用前景。
3.1 材料领域生物基环氧树脂可以用于制备高性能复合材料，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
这些复合材料具有较高的强度和韧性，可广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
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烯被 作 为 液 化 气 烧 掉 。
高 等 规 聚 丁烯 是一 种 非 常 特 殊 的 聚 烯 烃 材 料 ， 具 有 优
术 与工程， ２ ０ ０ ４ ， ３ ４ （ ２ ） ： １ ４ — １ ６
［ ２ ］ 李宁． 原 油 中 的 氯 对 催 化 分 馏 塔 的危 害 及 解 决 措 施 ［ Ｊ ］ ． 天 然
气与石油 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ３ （ ３ ） ： ５ ２ － ５ ４
［ ６ ］ 樊秀 菊 ， 朱 建华 ． 原 油／ 馏分 油中氯 的分布规律 ［ Ｊ ］ ． 辽 宁 石 油 化 工 大 学学 报 ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ９ （ ４ ） ： ３ ９ — ４ ２
程 简单 ， 经 固化 后 各 项 性 能 指 标 达 到 或 优 于 现 有 结 构 相 似 的石 油 基 环 氧 树 脂 ， 且价格低廉 ， 具 有 很 好 的应 用 前 景 。
衣康酸又 名 亚 甲基 丁 二 酸 ， 是 一 种 重 要 的 生 物 基 原 料， 可 由生 物 发 酵 技 术 制 得 。 由 于 具 有 广 阔 的应 用 前 景 ，
Байду номын сангаас
异的耐热蠕变性能 和耐应力开 裂性 能 ， 其 耐 热 蠕 变 性 明 显 优 于 通 用 的 聚丙 烯 和 聚 乙 烯 ， 可在 ９ ５ ℃下 长 期 使 用 ， 主 要
用于工业 和民用 冷热 水管 及其 配 件 ， 是最 好 的地 暖管 材 。
料、 聚乳酸（ Ｐ Ｌ Ａ） 、 聚３ 一 羟基 丁酸 酯／ ３ 一 羟 基 戊 酸 酯 共 聚 物 （ Ｐ ＨＢ Ｖ） 等天然高分子或 热 塑性材 料 ， 而 对 热 固 性 生 物 基
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树 脂 的研 究 相 对 较 少 。
地 暖 管 用 的 高 等规 聚 丁 烯 价 格 为 ３ ～ ４万元 ／ ｔ 。
［ 郑宁来供稿］
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青 岛科 技 大 学 开 发 高 等 规 聚 丁 烯
高等规聚 １ 一 丁 烯 合 成 关 键 技 术 开 发 及 产 业 化 示 范 课
中 国 科 学 院 宁 波材 料 研 究 所
开 发 生物 环 氧 树 脂
近 日， 中 国科 学 院 宁 波 材 料 研 究 所 生 物 基 高 分 子 材 料
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且价格较低 ， 该 树 脂 已被 美 国 能 源 部 评 选 为 最 具 市 场 潜 力 的１ ２种 生 物 基 平 台 化 合 物 之 一 。 生 物 基 高 分 子 材 料 是 当 前 高 分 子 材 料 的 一 个 重 要 发
化工 ， ２ ０ ０ ６ ， ３ ５ （ ３ ） ： ３ ２ — ３ ４
进展 ［ Ｊ ］ ． 炼油与化工 ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ０ （ １ ） ： ８ － １ １ ［ ５ ］ 张 晓静 ． 原 油 中氯 化 物 的来 源 和 分 布 及 控 制 措 施 ［ Ｊ ］ ． 炼 油 技
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｃ ｒ ｕｄ ｅ ｏｉ ｌ ；ｏｒ ｇａ ｎｉ ｃ ｃ ｈｌ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ；ｃ ｈｌ ｏ ｒ ｉ ｄｅ ｒ ｅ ｍｏ ｖａ ｌ ａ ｇｅ ｎｔ ；ｄ ｅ ｍ ｕｌ ｓ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ
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９ ０ 参 考 文 献
石
油
炼
制
与
化
工
２ ０ １ ３年 第 ４ ４ 卷
防护 ， １ ９ ９ ５ （ ３ ） ： ４ ４ — ４ ７
［ ４ ］ 樊秀菊 ， 朱建华 ． 原 油 中氯 化 物 的 来 源 分 布 及 脱 除 技 术 研 究
Ｅ １ ］ 刘红卫 ， 孙莉英． 氯对 炼油重 整装置 的影 响与对 策［ Ｊ ］ ． 山 东
用于建筑 管材 、 地暖管材 的聚丁烯新产 品。 聚 丁烯 的 原 料 为 液 化 气 中 的 １ 一 丁烯 组分 ， 由于 我 国 以 前 不 生产 聚 丁 烯 ， 该 组 分 主 要 被 当 作 液 化 气 烧 掉 。 据 粗 略
统计 ， ２ ０ １ ０年 我 国 丁 烯 资 源 约 有 ２ ． ６ Ｍｔ ， 其 中只有少量 （ 不
［ ３ ］ 邱金荣 ， 任满年． 常压塔氯离子失衡研究［ Ｊ ］ ． 石油 化 工 腐 蚀 与
Ｓ ｏ ＵＲＣＥ Ａ ＮＤ Ｒ ＥＭ ｏ ＶＡＬ ｏＦ ｏ ＲＧＡ ＮＩ Ｃ ＣＨ Ｌｏ ＲＩ ＤＥ Ｉ Ｎ ＴＡＨ Ｅ ＣＲ ＵＤＥ ｏＩ Ｌ
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研究 团队以衣康酸为起始原 料 ， 合 成 了 一 种 生 物 基 环 氧 树
脂 。该 树 脂 在 室 温 下 的 黏 度 低 、 环 氧值高 于 ０ ． ６ ２ ， 合 成 过
计 划 通 过 ３年 的研 究 开 发 ， 于２ ０ １ ４ 年 在 寿 光 市 建 成 国 内第
一
条 聚 丁烯 生 产 示 范 线 ， 形成 万 吨级 生产 能 力 ， 生 产 出 应
题， 日前 获批 为 “ 十 二五” 国家科 技 支撑 计划 课 题 ， 它是 国 家 科 技 支 撑 计 划 重 点 项 目一 一 高 性 能 聚 烯 烃 专 用 树 脂 制
备 关 键 技 术 开 发 的 子课 题 之 一 。
青 岛科 技 大 学 将 与 山东 东 方 宏 业 化 工 有 限公 司 合 作 ，