液化麻竹共聚环氧树脂固化与热性能研究

近年来，以可再生生物质资源替代石油基原料制备高性能聚合物材料，已成为材料科学领域的重要研究方向。麻竹（Dendrocalamus latiflorus Munro）作为热带及亚热带地区广泛分布的速生竹种，因其生长周期短、生物质含量高，正逐步进入高分子材料研究者的视野。发表于《高分子学报》（Polymer Journal）的一项研究，系统探讨了液化麻竹共聚环氧树脂的固化行为与热力学性能，为竹基环氧树脂的工程化应用奠定了理论基础。

该研究由吴俊洁（Wu C.C.）与李文杰（Lee W.J.）合作完成，以为催化剂，分别采用苯酚溶剂体系和聚乙二醇/甘油混合溶剂体系对麻竹进行液化处理，再将液化竹材与双酚A（bisphenol-A）、环氧氯丙烷（epichlorohydrin）经两步法共聚反应，制备出系列共聚环氧树脂样品。

苯酚液化体系：50%替代量下固化行为接近纯环氧树脂

研究采用差示扫描量热法（DSC）对树脂固化过程进行表征。结果显示，苯酚液化竹材体系表现出显著优势：即使以液化竹材替代50%的双酚A，所制备的共聚环氧树脂固化行为仍与纯环氧树脂高度相似，体系反应性未出现明显下降。这一结果表明，苯酚液化过程能够将竹材组分有效转化为与双酚A结构相近的酚羟基化合物，从而顺利参与环氧化反应，保持体系整体的化学活性。

相比之下，多元醇（聚乙二醇/甘油）液化竹材体系的表现则有所不同：随着液化竹材替代量的增加，共聚环氧树脂的反应活性呈现逐步下降的趋势。研究人员分析认为，多元醇液化产物中含有较多柔性链段结构，与环氧氯丙烷的反应效率不及苯酚液化产物，导致交联密度降低，进而影响固化活性。

动态力学分析揭示储能模量与阻尼因子随替代量升高而下降

动态力学分析（DMA）进一步揭示了固化后树脂的热力学行为。测试结果表明，无论采用何种液化体系，随着液化竹材替代量的提高，固化共聚环氧树脂的储能模量（storage modulus）和损耗因子（tan δ）均呈下降趋势。储能模量的降低反映出材料刚性的减弱，这与引入竹材液化组分后体系交联网络变得相对松散直接相关；tan δ峰值的变化则指示玻璃化转变区域的宽化，说明固化网络的均匀性有所降低。

值得关注的是，双酚A作为传统环氧树脂的核心原料，其潜在的内分泌干扰效应已受到广泛关注。多项毒理学研究证实，双酚A能够与人体雌激素相关受体结合，对生殖系统和神经系统产生不良影响。以竹基液化物部分替代双酚A，不仅具有降低原料成本的经济价值，更兼具减少有害化学品使用的环保意义，契合当前绿色化学与可持续材料的发展主旋律。

竹基液化技术拓展生物质环氧树脂应用边界

生物质液化制备树脂并非全新概念。此前研究已有葡萄藤废料、柳杉木材、树皮及玉米麸等多种生物质原料液化后用于酚醛树脂、聚氨酯泡沫等领域的报道。然而，将液化竹材引入环氧树脂体系，尤其是在保持固化性能基本不变的前提下实现较高比例替代，仍属较具挑战性的技术突破。

本研究所建立的两步共聚工艺为后续研究提供了可复制的技术路径。从产业化角度审视，麻竹在中国华南、西南及东南亚地区均有大面积种植，原料来源稳定且成本低廉。国内复合材料和胶黏剂行业在探索生物基环氧树脂替代路线时，不妨将竹材液化共聚技术纳入研发视野——在严格管控液化工艺参数、优化替代比例的基础上，有望实现性能与成本的双重平衡，为绿色建材、木质复合板材等下游应用开辟新的原料供给路径。