基于尿石素A的生物质环氧树脂的闭环设计：高性能热固性材料及其衍生碳材料在二氧化碳吸附中的应用

《Reactive and Functional Polymers》：Closed-loop design of biomass epoxy resins from urolithin a: High-performance thermosets and their derived carbons materials for CO 2 adsorption

生物基环氧树脂通过尿囊素A合成及其热稳定性和碳材料性能研究。采用生物质衍生物尿囊素A制备新型双官能环氧单体，经DDS固化得到的聚(UAEP)/DDS树脂具有优异热稳定性（Tg 224℃）、高机械强度（88.3±4.1MPa）和低介电常数，同时其芳香结构在热解后形成高比表面积（poly(UAEP)/DDS-800）和微孔丰富的碳材料，表现出良好的CO2吸附性能。本研究建立了生物质环氧单体到高性能树脂再到功能碳材料的可持续转化路径。

　　

张学华|左凤翔|王宇|郭启瑞|沙新龙

中国盐城师范学院化学与环境工程学院，盐城224007

摘要

高性能生物基环氧树脂的开发对于促进材料可持续性具有重要意义。然而，在其废物的处理和资源化利用方面仍存在挑战，这限制了其在可持续工业应用中的潜力。为了解决这些问题，本研究利用尿石素A（一种源自生物质的化合物）作为原料，合成了新型的双功能环氧单体。该合成过程简单且可规模化。当用4,4′-二氨基二苯砜（DDS）固化后，所得的热固性材料poly(UAEP)/DDS表现出优异的综合性能。与传统双酚A基环氧树脂相比，poly(UAEP)/DDS树脂具有显著提高的热稳定性（玻璃化转变温度为224°C，初始分解温度为364°C），同时具备较高的机械强度（拉伸强度为88.3±4.1 MPa）和较低的介电常数。这些特性使其在电子封装等领域具有广泛的应用前景。此外，由于其密集的芳香结构，poly(UAEP)/DDS在热解过程中表现出良好的碳前体特性。通过碳化该树脂得到的碳材料（poly(UAEP)/DDS-800）具有较高的比表面积和丰富的微孔结构，从而表现出优异的二氧化碳吸附性能。总体而言，这项工作建立了一种将生物质衍生单体与高性能环氧热固性材料以及功能性多孔碳材料相结合的可持续设计策略，为环氧树脂的整个生命周期内的绿色转型提供了一种新的范例。