可降解生物基含酯键环氧树脂的固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了可降解生物基含酯键环氧树脂固化动力学,分别建立了n级反应动力学模型、自催化模型以及结合n级反应和自催化模型的分段模型,并将模型预测值与实验数据进行了对比分析。结果表明,n级反应模型与实验曲线的偏差较大,自催化模型与实验曲线变化趋势基本一致,但仍然存在一定偏差,而结合两者的分段模型与实验曲线吻合较好,表明分段模型能更准确地描述该环氧树脂体系的固化反应过程,为其树脂基复合材料固化成型工艺条件优化提供理论指导。

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

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。

一种具有优异本征阻燃性和可降解性的全生物基环氧树脂的制备及其性能

以香草醛(VAN)、酪胺(TA)及环氧氯丙烷(ECH)等为原料,制备了一种含有席夫碱结构的本征阻燃型环氧树脂(TA-VAN-EP)。通过傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对TA-VAN-EP的化学结构进行表征,测试分析了材料的固化行为、力学性能、热稳定性、阻燃性能和其他关键指标。结果表明,TA-VAN-EP为预期结构。与纯环氧树脂(EP)相比,TA-VAN-EP的力学性能显著提高,拉伸强度提升了82.0%,玻璃化转变温度(T_(g))从152℃提高到190℃。并且,TA-VAN-EP在UL94垂直燃烧测试中达到了V-1级,极限氧指数(LOI)从24.7%提高到了28.4%。此外,总热释放量(THR)、烟雾产生率(SPR)和总烟雾释放量(TSR)也大幅下降,显著提升了材料的阻燃性能。由于在结构中含有动态席夫碱结构,TA-VAN-EP在酸性条件下展现出良好的降解性能。

生物基胺固化的可降解、可再加工环氧树脂的合成及性能

以缩水甘油醚季戊四醇双缩香草醛环氧树脂(DEPVD)为原料,通过胺解反应得到生物基可降解胺(DAPVD),DAPVD与樟脑酸缩水甘油酯(DGECA)固化得到环氧树脂DGECA-DAPVD。利用FTIR对DAPVD的结构进行了表征,通过动态热机械分析仪、拉伸测试机、再加工实验、降解实验、热重分析仪对DGECA-DAPVD的性能进行了表征。结果表明,DGECA-DAPVD具有较好的热机械性能、力学性能及热稳定性,其玻璃化转变温度为91℃,拉伸强度为(72.6±5.1)MPa,杨氏模量为(2493±58)MPa。固化剂中含有的螺环缩醛结构赋予了DGECA-DAPVD可降解的特性,而固化反应中原位形成的叔胺结构促进了邻位活性羟基参与酯交换反应,因此再加工后DGECA-DAPVD可保留75%的拉伸强度(190℃、10 MPa下热压1 h),DGECA-DAPVD及其碳纤维复合材料在H+浓度为0.1 mol/L的乙醇溶液中50℃下处理48 h后,均可完全降解,高价值的碳纤维可以完全回收。

生物基可降解聚氨酯材料的制备及改性研究进展

利用生物质资源合成的聚氨酯材料,凭借其生物相容性和可降解性受到国内外的广泛关注。围绕近几年的文献,首先介绍了合成生物基聚氨酯常用的生物基多元醇和生物基异氰酸酯,以及它们的制备方法与结构特点,然后从不同结构的单体、不同扩链剂和复合改性等方面详细概述了生物基可降解聚氨酯的研究进展,阐述了单体的设计与合成、聚合反应原理、生物基可降解聚氨酯的结构、性能以及应用等内容。最后对未来生物基可降解聚氨酯的研究趋势进行了展望。

生物可降解镁基材料在颅颌面外科的应用及其研究进展

作为一种新型骨植入材料,生物可降解镁基材料在颅颌面外科显示出广阔的应用前景。与传统骨植入材料相比,镁具有良好的降解特性、生物相容性、力学特性和成骨特性,其降解产物镁离子具有抗凋亡、抗炎的作用,能够促进骨折和骨缺损部位的愈合。多项研究将生物可降解镁基材料应用于颅颌面部骨内固定、引导骨再生技术、骨替代材料、药物负载、种植体表面涂层等领域,其结果显示该类材料能够为骨愈合提供稳定的支持,并发挥出良好的促进成骨作用。此外,镁在口腔其他领域,如牙组织工程、促进软组织愈合等方面也表现出应用潜能,显示出生物可降解镁基材料具有重要的研究价值。

基于含亚胺键香草醛二醇的生物基可降解热塑性聚氨酯的制备及性能

由于资源稀缺和环境保护要求,依赖于石化来源的传统热塑性聚氨酯(TPU)在工业生产可持续性和使用后的废物的回收方面都面临着重大挑战。开发由可再生生物质资源合成的生物基TPU正变得日益迫切。以可再生的生物质资源香草醛(VAN)与间苯二甲胺反应合成了分子结构中带亚胺键的生物基扩链剂VAN衍生二醇(VAN-OH),并与1,4-丁二醇(BDO)组成不同比例的扩链剂组分,通过两步法与聚己内酯二醇(PCL),4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)加成聚合制备了一种高性能、可降解的生物基热塑性聚氨酯(BTPUs)。对BTPUs的结构、热性能、力学性能及化学降解性能进行了测试与表征。结果表明,适量生物基扩链剂VAN-OH的加入增强了BTPUs分子链结构中氢键作用、结晶性能和微相分离程度,从而提高了BTPUs的热稳定性、力学性能及降解性能。当VAN-OH在扩链剂中的物质的量分数为25%时,BTPUs的力学性能表现最佳,拉伸强度为33.32 MPa,断裂伸长率为823.62%,降解时间相较于未加VAN-OH的缩短了37.5%。当VAN-OH在扩链剂中的物质的量分数超过50%时,BTPUs的力学性能下降明显,但降解时间进一步缩短。上述研究结果验证了含动态亚胺键生物基扩链剂的存在能改善TPU的热学、力学与降解性能,可为开发新型BTPUs提供借鉴。

生物基阻燃抗菌环氧树脂的制备及其性能研究

以6-(双(4-羟基-3-甲氧基苯基)甲基)二苯并[c,e]氧磷酸6-氧化物(BDB)、环氧氯丙烷(ECH)为原料,四丁基溴化铵(TBAB)为催化剂,制备生物基环氧树脂(DGEBDB),再与含有β-氨基醇结构的固化剂双酚A(DHABA)固化得到同时具有阻燃以及抗菌功能的生物基环氧树脂(EB/DHABA),通过调节DGEBDB与商用环氧树脂E51的比例探究EB/DHABA的结构与性能的关系。利用核磁共振氢谱(1 H NMR)对DGEBDB的结构进行了表征,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)仪、漆膜冲击器、菌落计数器、垂直燃烧测试仪等对环氧树脂的固化行为、热学、力学、抗菌、阻燃等性能进行测试分析。结果表明:EB/DHABA成功制备,且具有优异的综合性能,玻璃化转变温度最高可以达到130.62℃。当DGEBDB为10%时制备的E 9B 1/DHABA,体系的交联密度最高,为3519 mol/m 3,失重率为10%的温度约为350℃;漆膜的铅笔硬度最高可达5H,同时均具有良好的抗冲击强度和耐溶剂性;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的杀灭作用,杀菌率≥99.4%。当DGEBDB为30%时制备的E 7B 3/DHABA,其阻燃效果最好,UL-94等级可以达到V-0级别。

生物基可降解薄膜的现状与发展趋势研究

本文从生物基可降解材料开发与性能研究、材料的加工工艺优化研究和材料的模拟与建模研究三个方面对该领域研究现状进行分析,研究结果表明:材料开发与性能研究,主要是关注性能、可持续性和可加工性的平衡,同时积极寻求创新的原料来源和改良方法,以满足不断增长的可降解材料市场需求。制备工艺改进的研究特点是高效、可持续性、定制化和数字化。降解模拟研究的特点是精细化、多尺度、可持续性和数据驱动。

生物基生物可降解非织造材料的发展现状和趋势

非织造布因工艺流程短、剪裁方便、质轻、功能多样化等优点广泛应用于包装、个人护理、医疗卫生、过滤防护、装饰等领域。传统非织造布来源于石油基材料,其使用之后产生的大量废弃物难以回收、不可降解,造成严重的环境污染。使用可降解的生物基材料为原料,开发可降解、功能性且高附加值的新型非织造产品是非织造布领域的发展趋势。本文从原料、降解性能、纤维性能、非织造布种类等方面重点对纤维素、聚乳酸、生物基聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯为原料的生物基纤维及其非织造材料发展现状进行总结,并对非织造布领域发展趋势进行展望。

可降解生物基材料在环保领域的应用研究进展

近年来,国内外对可降解生物基材料的使用和推广制定了诸多政策法规,以促进可降解生物基材料的可持续发展。例如,欧盟制定了《塑料策略》,要求到2030年所有塑料制品必须能够再循环利用和可降解;中国也发布了《塑料污染治理攻坚战三年行动计划》,提出了塑料减量、替代和再利用的目标。基于此,本文将对可降解生物基材料在环保领域的应用展开研究。

生物基环氧大豆油增韧环氧树脂的制备及性能表征

以聚醚胺(D230)为固化剂、生物基ESO(环氧大豆油)为EP(环氧树脂)的增韧剂,探讨了不同ESO掺量对EP固化物增韧效果的影响。研究结果表明:当固化温度为250℃时,EP中的环氧基反应完全,而ESO中的环氧基只有部分参与反应;随着ESO掺量的增加,ESO增韧EP固化物的拉伸强度呈先升后降态势,断裂伸长率则随之不断增大;当w(ESO)=15%(相对于EP质量而言)时,ESO增韧EP固化物的断裂伸长率为115%,拉伸断面呈典型的韧性断裂特征,并且热稳定性基本不变。

生物可降解植物基聚氨酯材料研究进展

阐述了国内外生物可降解植物基聚氨酯材料的发展概况,重点介绍了采用农林废弃物及农林副产物等植物原料制备生物可降解植物基聚氨酯材料的方法,讨论了它们的应用及其发展趋势。

骨髓基质细胞与可降解明胶-聚羟基丁酸酯膜复合培养的生物合成功能分析

目的:从生物合成功能角度,探讨骨髓基质细胞(BMSCs)与可降解明胶-聚羟基丁酸酯(G-PHB)膜复合培养的生物相容性。方法:以BMSCs分别与G-PHB、聚羟基丁酸酯(PHB)、明胶(G)膜材料复合培养,并设立空白对照组,各组通过3H-TdR法检测DNA合成;考马斯亮蓝法检测蛋白质合成;对硝基苯磷酸盐法(PNP)测定碱性磷酸酶(ALP)水平;放免法测定骨钙素(OCN)表达;流式细胞术测定纤维连接蛋白(FN)表达。结果:G-PHB组DNA合成优于PHB组和空白对照组(P<0.05)。总蛋白合成与各对照组无显著性差异(P>0.05),但成骨特异性标志ALP、OCN以及细胞黏附指标FN均明显优于其他各组(P<0.05)。结论:G-PHB材料对于种子细胞BMSCs黏附、增殖与成骨定向分化有明显的促进作用,是一种有效上调细胞生物合成功能的新型可降解材料。

淀粉基生物可降解材料的研究进展

随着生物可降解材料的发展,优良的环境友好型材料已经成为目前材料行业发展的一大标杆。淀粉基材料由于其来源广泛、再生能力强等优点,受到广泛的应用。随着科学技术的发展,淀粉基材料也经过几代的演变。本文通过整理已有的资料,概述了淀粉基生物可降解材料的发展历程、种类、性能测试以及应用,并展望其未来的研究方向。

生物基环氧树脂的研究进展

以生物基原料合成环氧树脂是目前解决双酚A环氧树脂原料不可持续性和毒性问题最切实可行的方案。在综述国内外生物基环氧树脂研究进展的基础上,对最近几年我们基于松香、衣康酸、没食子酸合成生物基环氧树脂方面的研究进展进行了介绍,在此基础上进行了总结和展望。

我国生物基及可降解塑料发展研究

在国家环保压力及国际国内双循环背景下,由于生物基及可降解塑料的优良特性,采用生物基塑料及可降解塑料制品是当前解决塑料污染问题的办法之一。目前我国生物基及可降解塑料存在回收体系不健全、与现有的循环再利用体系不兼容及生产成本较高的问题,需要从加强监管、正面引导及加快回收再利用技术的研发着手,加快我国生物基及可降解塑料的使用。

衣康酸基环氧树脂降解性能的研究

采用甲基四氢苯酐(MTHPA)固化衣康酸基环氧树脂(DEIA),并与2种商业环氧树脂进行了对比,同时研究了固化产物在碱性条件下的水解情况。研究结果表明:DEIA具有良好的降解性,在10%氢氧化钠水溶液中回流75 min,与MTHPA等当量固化的DEIA可完全降解;添加淀粉作为填料后,固化体系降解性能更优。DEIA在可降解高分子材料领域具有较好的应用前景。

基于愈创木酚的生物基固化剂对环氧树脂的固化性质

将生物基化合物丁二酸酐和具有芳环刚性结构的愈创木酚通过傅克反应制备得到同时具有酚羟基和羧酸基团的化合物3-(4-羟基-3-甲氧基苯甲酰)丙酸(GSA)。结果发现:GSA可以作为环氧树脂的固化剂,与常用的石油基固化剂4,4-二氨基二苯砜(DDS)相比,GSA的固化体系具有更高的固化反应速率常数。在相同的固化条件下,用GSA固化得到的双酚A型环氧树脂的玻璃化转变温度比DDS固化得到的高了40℃,5%热失重温度提高了107.8℃,显示出了更为优异的热稳定性。本研究对构筑高性能生物基高分子材料提供了借鉴思路。

可降解手术缝合线复合多孔玻璃基生物骨水泥的制备和性能研究

以可降解手术缝合线作为造孔剂添加在多孔骨水泥中,生成连通孔道。与骨水泥中甘露醇降解形成的立方体小孔共同构成树枝状孔隙结构,进而更好地诱导骨组织的长入。实验采用EDTA法测定了钙离子离析浓度,利用体视显微镜和SEM对连通孔道内表面的显微结构进行了观察和分析。试验结果表明,缝合线的降解有助于羟基磷灰石的生成;1.5倍SBF环境液中,骨水泥中缝合线在初期降解不明显,15d时达到降解高峰;30d后骨水泥内部生成树枝状体系孔隙结构。