木质素基环氧聚合物的构建及其光热转化应用

何娟; 章亚琼; 黄曹兴; 黄晨; 蒋峰; 汪钟凯

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202405032

林业工程学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (05) : 91 -103. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202405032

木质素基环氧聚合物的构建及其光热转化应用

何娟, 章亚琼, 黄曹兴, 黄晨, 蒋峰, 汪钟凯

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摘要

为进一步扩展木质素在高分子材料中的应用，将木质素引入植物油基环氧高分子中，制备具有热响应性的生物基环氧复合材料。首先，利用十一烯酰氯和油酸酰氯对木质素羟基官能团进行梯度修饰，采用核磁共振确定了酯化木质素的化学结构，通过凝胶色谱确定了酯化木质素的分子量。研究发现：十一烯酰氯和油酰氯以酯键形式修饰在木质素的羟基位置，其中油酰氯的酯化接枝率较高为38.1%,酯化木质素上仍然保留少量羟基和羧基活性官能团。将酯化木质素和植物油环氧聚合物进行溶液共混制备热固性环氧树脂，通过相容性观察分析，发现油酰氯修饰的木质素更适于构建均相的环氧复合材料。通过差示扫描热量仪确定油酰氯修饰型木质素/植物油基环氧树脂的固化温度及时间，采用热重分析仪和动态力学分析仪等对该类复合材料的力学和热力学性能进行了测定与分析。结果表明：酯化木质素中残余的活性官能团可以参与环氧聚合物的固化行为，增强了环氧树脂的力学和热力学性能。通过近红外激光及红外热成像仪对该复合材料的热响应性进行了表征与分析发现，木质素/植物油基环氧聚合物具有良好的热响应性，可在20 s内迅速从环境温度上升至140℃,且在100 s内表现出良好的持续性光热转换效率。