随着技术进步和应用范围的扩大,生物基WPU相关研究的核心地位逐渐提升。近年来,众多研究人员致力于利用生物质资源和扩链剂制备生物基WPU。利用可再生资源和生物基扩链剂合成及改性生物基WPU。为了进一步拓宽生物基WPU的应用范围,研究人员进行了深入的研究。目前策略包括但不限于以下方法:利用植物油、非异氰酸酯和生物基多元醇作为原料,在此基础上,通过引入其他植物提取物或生物衍生物,对生物基WPU进行交联或共混,以优化其性能并扩大其应用范围。
在各种生物质资源中,腰果壳液(CNSL)是一种极具潜力的生物基多元醇,它通过可持续的化学转化,成功地从非食用废弃物中转化为多功能多元醇。与蓖麻油相比,CNSL不仅成本效益高、易于获取,而且还具有独特的物理和化学性质。此外,其分子结构中存在的腰果酚结构和长疏水链段,赋予聚合物优异的耐化学性、防水性、粘附性和柔韧性。尽管具有这些优势,但基于CNSL的WPU仍面临一些限制,阻碍了其更广泛的应用:由于CNSL衍生链的固有灵活性,同时实现高机械强度和韧性仍然具有挑战性;虽然具有一定的天然疏水性,但要实现优异的耐腐蚀性通常需要额外的改性;此外,与许多生物基WPU一样,基于CNSL的WPU通常表现出有限的抗紫外线性,这影响了其长期的户外耐久性。要克服这些局限性,需要创新的扩链剂或交联剂。
最近,天然多酚因其在聚合物材料中的潜在改性剂而备受关注,这归因于其优异的生物相容性、抗氧化性及其他功能。尽管前景广阔,但许多使用的天然多酚(如单宁或木质素衍生物)可能会存在溶解度/反应性有限或颜色不理想等问题。
近期,长春工业大学周超团队采用分子重塑策略,成功制备了一种具有高生物基含量、高韧性、耐腐蚀性和抗紫外线的新型生物基水性聚氨酯(MSWPU)薄膜。
利用杨梅素(MRT)作为生物交联剂、CNSL作为软段,山梨醇单油酸酯基硅氧烷(MSP)作为封端剂,合成生物基水性聚氨酯(MSWPU)薄膜。 研究表明,MRT的加入显著提高了MSWPU薄膜的机械性能,最大拉伸强度达到33.52Mpa,水接触角达到92.7°,吸水率降至7.56%,最大韧性达到72.8MJ/m3,超过了迄今为止报道的大多数植物基WPU性能。值得注意的是,MSWPU薄膜表现出优异的紫外线阻断能力,在整个波长范围(200–400nm)内提供有效的紫外线防护。此外,该MSWPU薄膜还表现出优异的耐腐蚀性,防腐效率高达98.34%。 因此,本研究为高性能、多功能生物基涂料的开发提供了直接有效的指导,展示了其在户外家具、汽车透明涂料和包装薄膜等实际应用领域的潜力。 合成路线 MSWPU分散体的合成路线。 抗紫外线机制 (a)MSWPU-15薄膜的紫外线透过率;(b)MSWPU的抗紫外线机制示意图;(c)、(d)MSWPU-15薄膜照片;(e) MSWPU-15薄膜在紫外线照射(365nm)下的紫外线检测卡;(f)经过紫外线照射处理后,去除MSWPU-15薄膜的紫外线检测卡;(g)暴露于紫外线照射下的紫外线探测器;(h)被MSWPU-15薄膜遮挡后并暴露于紫外线照射(365nm)下的紫外线探测器。 数据来源与出处 相关研究成果以“Myricetin-enabled cashew shell oil-based waterborne polyurethane with high bio-content, UV resistance, toughness, and corrosion protection”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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