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  傳統的熱塑性彈性體（Thermoplastic Elastomer, TPE）生產技術難度大，成本高，抗熱氧老化和抗紫外老化性能不足，通常需要加入小分子的抗氧劑和光穩定劑，存在噴霜、遷移、抽出等問題，具有一定毒性且會造成環境污染。

  為降低對化石資源的依賴并減少環境污染，生物質資源的高效利用越來越受到重視。木質素可降解、無毒害、再生速度快，并且具有優異的抗紫外輻射與抗老化性能。我國造紙和生物乙醇工業每年會產生超過2000萬噸的工業木質素，但98%以上的工業木質素被直接燃燒，資源的有效利用率極低。華南理工大學邱學青教授領導的生物質資源化工團隊最近在木質素/彈性體復合材料領域進行了系列探索。團隊前期研究中，在木質素與三元乙丙橡膠（EPDM）復合材料的相界面間構建動態氫鍵作用，可同時大幅度提高復合材料的強度、模量、斷裂韌性（Macromol. Mater. Eng., 2019, 1800689）；將改性木質素作為大分子硬段，在聚氨酯彈性泡沫中構建動態氫鍵作用，可明顯提高聚氨酯彈性泡沫的強度和彈性（Ind. Eng. Chem. Res., 2019, 58(1): 496-504）；團隊還將少量金屬配位鍵引入到木質素與丁腈橡膠的相界面中，可大幅度提高橡膠的強度和韌性，在木質素替代50%的炭黑填料后，力學性能和高溫耐油性能明顯優于純炭黑填料的橡膠（Polymers, 2018, 10, 1033）。

  在前期工作基礎上，針對熱塑性彈性體存在的問題，團隊最近以木質素為塑料相，以非極性聚乙烯彈性體POE為橡膠相，制備了木質素基熱塑性彈性體復合材料。通過在木質素與POE相界面間構建仿生能量犧牲鍵，有效促進了木質素粒子在POE中的分散，平均粒徑從3 μm降至300 nm，且提高了界面相容性，平均界面作用力從228 mN/m提高到425 mN/m，復合材料拉伸強度和斷裂韌性比未構建能量犧牲鍵的分別提高了60%和80%以上（圖7），首次實現了木質素對非極性聚烯烴類材料既增強又增韌的效果。多層級的納米微相分離和動態能量犧牲鍵作用是復合材料強度和韌性同時提高的原因。所得木質素基熱塑性彈性體復合材料性能可滿足大部分現有TPE材料的使用要求。

  該技術方案利用綠色可降解的木質素替代化石基熱塑性彈性體中的塑料相，制備新型木質素基熱塑性彈性體復合材料。木質素在復合材料中的作用既非填料，也非添加劑，而是具有抗紫外、抗老化功能的塑料相，不僅可以提高木質素這一生物質資源的附加值和利用率，而且能降低TPE的成本，并減少傳統小分子抗氧劑和光穩定劑用量，推動生物質資源的高效利用及高分子材料的綠色化發展。該工作闡述了木質素在綠色功能高分子材料設計及應用中的特殊作用，為今后的生物質/高分子復合材料的理性設計提供了借鑒。

  該研究成果“High Performance Thermoplastic Elastomers with Biomass Lignin as Plastic Phase”近期發表在ACS Sustainable Chem. Eng（IF=6.14），博士生黃錦浩為論文第一作者，邱學青教授和劉偉峰副研究員為論文共同通訊作者。

  該工作得到了國家自然科學基金青年基金、廣州市科技計劃一般項目和重點項目、廣東省重點培育項目的資助。

  論文鏈接地址：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acssuschemeng.8b04936

  邱學青，華南理工大學教授，博士生導師，現任華南理工大學副校長，獲國家自然科學杰出青年基金，獲“光華工程科技獎”與“閔恩澤能源化工獎杰出貢獻獎”，入選國家新世紀“百千萬人才工程”、南粵百杰，兼任中國化工學會理事、精細化工專業委員會副主任、廣東省化工學會執行理事長、生物質化工教育部重點實驗室學術委員會副主任。由邱學青教授領銜的華南理工大學生物質資源化工團隊長期從事生物質資源-木質素的基礎研究及開發利用，已有多項成果實現工業化應用。團隊曾獲得國家技術發明二等獎2次，中國專利優秀獎3次，廣東省專利金獎2次，廣東省科學技術一等獎1次等獎勵；獲授權中國發明專利73項；獲得美國授權專利2項；發表SCI/EI論文400余篇；出版專著1部。

  劉偉峰，華南理工大學副研究員，廣東省引進高層次人才青年拔尖人才，目前從事生物質/高分子復合材料、智能高分子、烯烴聚合反應工程、特種工程塑料等領域的研究，在烯烴聚合反應工程領域取得多項重要工業成果。

  相關論文鏈接：

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acssuschemeng.8b04936

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.iecr.8b05072

  https://www.mdpi.com/2073-4360/10/9/1033

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mame.201800689