植物油是一种廉价易得的可再生资源。根据其来源，分子结构含有羟基、双键和酯基等活性官能团，广泛应用于生物基聚合物材料的制备。大豆油作为一种产量较大的植物油，更受欢迎。环氧大豆油经氧化反应制备（ESO）,ESO热固性环氧树脂不仅可用作聚氯乙烯等环保增塑剂，还可用于阳离子聚合或多元酸固化。但遗憾的是，由于这种热固性环氧树脂具有链柔性大、交联密度高、无结晶等结构特点，其机械强度极低，韧性差，仅在涂料、粘合剂等少数领域，难以应用于复合材料基体等结构材料领域。

▲ 图1.聚乳酸、环氧大豆油和贵二酸动态硫化示意图

鉴于二元酸固化环氧大豆油树脂韧性差、机械强度低、不热塑性加工等性能缺陷，西南大学教授研究小组利用动态硫化技术，生物基聚乳酸与环氧大豆油、二酸催化剂反应混合，成功制备了全生物基聚乳酸、二酸固化环氧大豆油树脂、高性能、热塑性混合物。即使热固性树脂含量高达80%wt%，仍可热塑加工，高强度聚乳酸基体作为连续相，赋予共混物优异的力学强度。更有趣的是，虽然热固性环氧大豆油和聚乳酸是脆性材料(断裂伸长率均为<20%)，两者共混物韧性高，断裂生产率高达150%。本研究成果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2017, 5, 1938−1947年，第一作者是研究组硕士生赵桐辉。

▲ 图2. 热固性环氧大豆油树脂数码照片基于结晶增强

针对热固性环氧大豆油树脂交联密度高、连接灵活性低、机械强度低、韧性差、耐热性不足等问题，研究小组提出使用长链结晶聚合物固化剂交联环氧大豆油，制备高性能热固性环氧大豆油树脂。一方面，引入长链结晶固化剂可以降低热固性环氧大豆油树脂的交联密度，赋予材料高韧性；另一方面，通过长链固化剂的结晶，形成高熔点的刚性结晶区，不仅可以提高材料的力学强度和模量，还可以提高材料的耐热性。为了不降低环氧大豆油树脂的生物质含量，研究小组研究人员首先以丁二酸和丁二醇为原料，制备了不同分子量的端羧基聚丁二醇酯聚合物，与环氧大豆油反应固化，成功制备了结晶高性能热固性环氧大豆油树脂。与小分子二元酸直接固化的环氧大豆油树脂相比，其断裂伸长率和拉伸强度增加了数倍至十倍以上。本研究成果发表在Chemical Engineering Journal(2017, 5, 1938−1947年，第一作者是课题组硕士生简新懿。

▲ 图3.聚酰胺1010聚合物固化热固性环氧树脂

在此基础上，研究小组制备了端羧基生物基聚酰胺聚合物，与环氧大豆油固化，获得了全植物油基高性能热固性环氧树脂，拉伸强度可达20MPa此外，断裂伸长率可达300%，具有优异的耐久性、耐热性和热稳定性。这项研究结果较近刚刚被这项研究结果所取得Macromolecules杂志接收发表，第一作者为研究小组硕士生简新懿，相关研究成果已申请国家发明专利。