木质素衍生非异氰酸酯聚氨酯共价自适应网络实现(热)机械性能完全恢复的可再生材料研究

研究人员利用木质素衍生单体双愈创木酚A(BGA)开发出具有动态二硫键的非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)共价自适应网络(CANs)。该材料在保持抗蠕变性的同时，应力松弛速度比石油基类似物快3-5倍，拉伸强度达45MPa，模量1.7GPa，且经130°C/45min四次再加工后仍能完全恢复交联密度和(热)机械性能，为可持续高性能聚合物设计提供了新思路。

　　

这项突破性研究展示了如何巧妙利用木质素衍生前体双愈创木酚A(BGA)的结构特性，开发出性能卓越的可再生高分子材料。科研团队通过将BGA衍生的环状碳酸酯(BGACC)与三官能胺及胱胺反应，构建了含有动态二硫键的交联网络，成功制备出非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)共价自适应网络(CANs)。令人振奋的是，这种生物基材料的甲氧基使其应力松弛速度比传统双酚A(BPA)基材料快3-5倍，同时保持优异的抗蠕变性能。在力学表现方面，这种木质素衍生材料展现出与石油基材料相媲美的性能：拉伸强度约45兆帕(MPa)，弹性模量约1.7吉帕(GPa)。更引人注目的是，经过130摄氏度(°C)、45分钟的压缩成型再加工循环四次后，材料的交联密度和关键(热)机械性能(包括玻璃化转变温度、热稳定性、拉伸强度和模量)都能完全恢复。这项研究不仅为设计兼具结构强度和可再加工性的可持续材料提供了新范式，还展示了生物基高分子在替代石油基材料方面的巨大潜力。