【摘 要】
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竹纤维具有成本低、生产周期短、可自然降解等优点,因此以竹纤维为增强体的生物质复合材料受到广泛关注。传统高性能竹纤维复合材料的树脂基体为热固性树脂,其固化后具有稳定的三维网络结构,使得复合材料的力学性能、耐化学性和尺寸稳定性优异。然而,热固性树脂存在原料来源石油基,且产品使用后难以降解和回收再利用的问题。类玻璃高分子是一种基于可逆动态共价网络的新型高分子材料,同时具备热固性树脂的三维网络结构和热塑性
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（32171697）； 福建省林业局林产工业重点科技攻关项目（2021FKJ02）； 福建农林大学杰出青年科研人才计划项目（Kxjq20013）； 福建农林大学优秀硕士学位论文培养基金；
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竹纤维具有成本低、生产周期短、可自然降解等优点,因此以竹纤维为增强体的生物质复合材料受到广泛关注。传统高性能竹纤维复合材料的树脂基体为热固性树脂,其固化后具有稳定的三维网络结构,使得复合材料的力学性能、耐化学性和尺寸稳定性优异。然而,热固性树脂存在原料来源石油基,且产品使用后难以降解和回收再利用的问题。类玻璃高分子是一种基于可逆动态共价网络的新型高分子材料,同时具备热固性树脂的三维网络结构和热塑性树脂的高温可再加工性。近年来,大豆油的产量不断增长,具有资源丰富、分子结构可修饰的优点,在生物基树脂领域应用前景广泛。本文以可再生的竹纤维和大豆油为原料,利用环氧大豆油（ESO）与硫醇的“巯基-环氧”点击反应制备大豆油基类玻璃高分子及其竹纤维增强复合材料;通过引入动态硼酸酯键赋予树脂可回收性与再加工性,探究树脂的动态可逆交联机理,表征树脂及其复合材料的化学结构、交联密度、固化机理、力学性能、热学性能、热稳定性和降解性能。主要研究内容及结论包括:（1）以乙醇为溶剂,在无催化剂条件下以1-硫代甘油与1,4-对苯二硼酸进行脱水缩合反应,合成含动态硼酸酯键的二硫醇固化剂（BDB）;采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）和核磁共振波谱（NMR）对BDB的化学结构进行表征。（2）以BDB作为ESO的固化剂制备大豆油基环氧类玻璃高分子（ESOBV）,通过调节BDB与ESO的摩尔比来调控树脂的各项性能,探究树脂和再回收树脂对于不同材料的胶黏性能。结果表明:随着硫醇/环氧比从0.8增加到1.2,固化树脂的拉伸强度提高41%,玻璃化转变温度（Tg）由44.70°C增加到53.94°C,而断裂伸长率降低60%,交联密度（ve）降低11%;高温下硼酸酯键的动态交换促进了环氧树脂网络的拓扑重排,赋予树脂优异的可回收性;由于极性酯基、羟基和硼酸酯的存在,液体树脂和再回收固体树脂对玻璃、钢、竹和木材都具有优异的胶黏能力。（3）以两种不同尺度的微米级竹粉（BP）和厘米级竹纤维（BF）为增强体,以合成的ESOBV树脂为基体,采用模压成型技术制备了竹纤维增强ESOBV复合材料,通过改变竹粉或竹纤维的含量来调控复合材料的各项性能。结果表明:复合材料的拉伸强度随着竹粉含量的增加而降低,但随着竹纤维含量的增加而增加;扫描电镜分析表明竹粉和竹纤维能均匀分散在树脂基体中;竹粉增强复合材料可在高温下熔融重塑;树脂基体可在甘油下降解,回收的竹纤维形态不受损坏,与原始竹纤维无显著差异。
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