环氧树脂是工业领域中重要的热固性树脂材料，在粘合剂领域应用广泛。传统的环氧树脂以石油基资源为原料，近年来基于可再生资源的生物基环氧树脂倍受关注，但是多数研究关注生物基环氧树脂单体，对固化剂的研究相对较少，特别是具有储存稳定性的潜伏型固化剂及其单组分环氧树脂更是鲜少涉及。

近日，贵州大学材料与冶金学院谢海波教授、犹阳特聘教授在高分子材料领域权威期刊《ACS Macro Letters》（影响因子5.1）发表了题为“High-Performance One-Component Epoxy Adhesive Based on the Synergistic Effect of Lignin-Derived Triaryl-Imidazole and Phytic Acid, ACS Macro Lett. 2024, 13, 6, 775–780”的最新研究成果。该工作第一作者为贵州大学材料与冶金学院硕士研究生李海，通讯作者为犹阳特聘教授和谢海波教授，第一单位为贵州大学材料与冶金学院。该工作以木质素解聚产物藜芦醛为原料，采用一锅法制备了生物基三芳基咪唑单体(BIM)，进一步在室温下与生物质植酸(PA)反应合成了一种新型的生物基潜伏性固化剂(BIMPA），并将其与商用E51环氧树脂混合制备了单组分环氧树脂前驱体（图1）。

图1环氧粘合剂的制备ADDIN CNKISM.UserStyle

机理分析表明，该前驱体具有在室温下可稳定储存90天以上。如图2所示，结合量子化学模拟可知去验证了BIMPA在高温下可分两步释放出高活性的三芳基咪唑，咪唑环上的孤对电子暴露并容易攻击环氧化物基团，从而引发开环聚合并促进树脂的固化。

图2 单组分环氧树脂的固化机理

如图3所示，少量的PA能显著改变其热降解以及促进其成碳。此外，比较BIMPA固化体系和BIM固化体系的力学性能可知（图4c和图4d），少量PA的引入即可显著提升其力学性能，结合SAXS、XPS以及凝胶含量测试结果可知，EP-BIMPA-X体系材料的结构更加的均匀且PA可以提供额外的离子交联点，以上结构特点有助于提升材料力学性能。

图3 热稳定性和机械性能

      升温固化获得的环氧树脂具有优异的热力学性能，可以作为高性能粘合剂，以不锈钢基底为例，搭接强度随着BIMPA质量含量的增加而增加，EP-BIMPA-7.5的搭接强度达到41.02 MPa(图4a)。这一数值使其在潜伏性固化胶粘剂中具有竞争力。同时也在其他材质上进行搭接实验（图4b），最终结果证实了单组分环氧胶粘剂的高性能和通用性，具有良好的应用前景。

图4 粘合性能

该研究得到了国家自然科学基金（批准号：22065006、21704019、22173094、52303121）、

贵州省科技项目(批准号：QianKeHe Foundation [2020]1Z004、ZK[2024]yiban020、平台与人才[2016]5652, [2019]5607)、贵州大学人才计划(X2022008)。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.4c00247

图文：犹阳、李海

一审：谢海波

二审：赵飞

三审：刘剑