可加工生物基聚苯并恶嗪树脂：兼具可调韧性与优异介电性能的创新材料设计

为解决传统聚苯并恶嗪树脂脆性大、加工困难及依赖石油基单体的瓶颈问题，研究人员通过生物基酚类单体合成刚柔并济的苯并恶嗪二聚体，开发出具有动态酯键的可加工共聚物。该材料展现出9.0-24.1 MJ/m3的可调韧性、2.99的低介电常数及27.2 kV/mm的高击穿电压，为航空航天、电子封装等领域提供了可持续高性能树脂解决方案。

　　

在追求绿色化学与高性能材料的双重驱动下，聚苯并恶嗪（Polybenzoxazine, PBZ）树脂因其优异的耐热性、机械强度和分子设计灵活性成为研究热点。然而，传统PBZ存在三大痛点：石油基原料不可持续、固化后脆性显著、难以二次加工。更棘手的是，其高介电损耗和低击穿电压限制了在5G通信、航空航天等精密领域的应用。如何通过生物基单体设计同时解决力学性能与加工性能的矛盾，成为材料科学界的"圣杯"难题。

针对这一挑战，国内研究人员在《Research》发表突破性成果，创新性地提出"刚柔协同二聚体共聚"策略。通过从愈创木酚和植物酸衍生物出发，分别合成刚性BG-fa与柔性PA-D-mea两种生物基苯并恶嗪二聚体，利用动态酯键和三级胺催化效应，成功制备出兼具热塑性和性能可调的共聚物。该材料不仅实现56.1 MPa的拉伸强度和24.1 MJ/m³的韧性，其3 GHz下2.99的介电常数更刷新生物基树脂纪录，为电子封装材料树立新标杆。

研究团队采用四大关键技术：1）无溶剂法合成二聚体（收率>90%）；2）多尺度结构表征（¹H NMR/2D NMR/FTIR/XRD/SAXS）；3）动态热机械分析（DMA）与应力松弛模型拟合；4）宽频介电谱测试（20 Hz-3 GHz）。通过200余次实验优化，建立刚柔单体1:3的最优配比。

【结果与讨论】

1. 链段结构与热性能：
   FTIR证实935 cm^-1处特征峰消失表明环完全打开，875 cm^-1新峰指示对位交联网络形成。DSC显示柔性链段使固化温度降低20°C至217-219°C，而TGA显示5%热失重温度>250°C。SAXS揭示23.78 nm的微相分离周期，刚性链段加入后扩展至25.52 nm。

2. 力学与加工特性：
   拉伸测试显示强度随BG-fa含量线性增长，1:3共聚物可举起自重27,500倍的载荷。应力松弛实验测得118.22 kJ/mol活化能，证实动态酯键赋予再加工性。90°弯曲试样在360小时后仅变形2°，远优于纯柔性树脂的7.2°。

3. 介电性能突破：
   1:3共聚物在5 MHz下介电损耗仅4.03，3 GHz时介电常数2.99（损耗0.019），击穿电压达27.2 kV/mm。接触角测试显示疏水性稳定，吸水膨胀率<3%，满足高湿环境应用。

这项研究开创性地将生物基二聚体设计与动态共价化学相结合，不仅实现"性能-加工性-可持续性"的协同优化，更建立了一套可推广的分子工程方法论。其意义在于：1）为替代石油基特种树脂提供明确路径；2）拓展PBZ在毫米波通信等新兴领域的应用；3）提出的"刚柔嵌段共聚"策略可延伸至聚酰亚胺等其他高性能聚合物体系。正如文中所言，这项成果"为环境友好型功能材料的创新设计开辟道路"，标志着生物基高分子材料向高端化应用迈出关键一步。