棕榈油基高分子材料的高效制备与应用

油棕(Elaeis guineensis)是世界上种植面积最大的热带人工林树种,其果实含油量丰富,享有"世界油王"之称。棕榈油是由棕榈果压榨而成,是产量最大且价格最低的植物油,因此具有替代石油基原料的巨大潜力。然而,与其他植物油相比,棕榈油的不饱和度最低,其脂肪酸链上可利用官能团数目少,因此在合成高分子材料领域受到极大限制。基于此,本文采用酯交换法、胺解法合成了多种具有高反应活性的功能单体,并结合光固化 3D 打印研发了系列棕榈油基热塑性或热固性树脂及其复合材料,极大的拓展了低不饱和度木本棕榈油的高效利用途径。具体内容为:1)以二乙醇胺、甲基丙烯酸酐为原料,利用酰胺化和酯化反应,合成了具有高反应活性双键的甲基丙烯酸棕榈油基脂肪酸酯;2)采用同时含有双键和羟基的双功能团单体——N-羟乙基丙烯酰胺与棕榈油进行酯交换反应,合成了带活性不饱和双键的脂肪酸酯单体;3)以甘油、异山梨醇、天然多酚等生物多元醇为原料,在无溶剂超声波辅助下合成了多种生物基反应性溶剂,可完全替代传统工艺使用的一类致癌物——苯乙烯,创制了系列高性能棕榈油基热固性树脂及其植物纤维复合材料;4)通过设计热塑性树脂分子间的氢键、离子键等非共价键作用,揭示了非共价键辅助实现快速固液分离的作用机制,首次提出一种广泛适用的光固化 3D 打印生物基热塑性聚合物策略,成功突破了以生物质棕榈油为原料打印热塑性弹性体的关键技术;5)设计了一种基于链-环交错结构的水下胶黏剂疏水保护策略,通过光固化技术制备了一种以植物油为原料的生物基水下胶黏剂;合成的热塑性聚合物侧链同时存在脂肪酸链和异冰片烯结构,制备的水下胶黏剂耗散能力强、粘结强度高,能与各类基材如金属、木材、塑料等形成牢固的粘结;与金属粘结后保持在水中 15 天而强度不受影响,可重复粘结次数达 50 次。