漆酚聚合固化技術及其功能聚合物應用研究進展

李東旭, 張娟妮, 張婷婷, 李 艷, 薛興穎, 齊志文*

(1.中華全國供銷合作總社西安生漆涂料研究所,陜西 西安 710061; 2.中國林業科學研究院林產化學工業研究所, 江蘇 南京 210042)

生物基材料能有效緩解能源危機、降低環境污染。近年來,我國生物基材料產量不斷提升,2021年我國生物基材料產量達184.3萬噸,同比增長12.1%[1]。漆樹分泌物——生漆,素有“涂料之王”美稱,是人類最早發現并使用的天然高分子材料,其漆膜具有良好的硬度、耐腐蝕性、絕緣性、耐久性、抗菌性和氧化穩定性等特性[2-3]。近年來,隨著人們對生漆漆酚資源的研究開發,漆酚的聚合固化機理/技術、漆酚及漆酚基衍生物在功能材料中的應用逐漸被挖掘。尤其是漆酚基衍生物通過(非)共價/離子鍵等化學鍵作用,與有機/無機功能材料交聯制備有機/無機功能雜化材料的研究被廣泛報道。因此,本文分析了漆酚聚合固化技術及其功能聚合物應用研究進展,以期為漆酚的商業化應用提供理論基礎。

1 漆酚聚合固化機理

漆樹分泌的汁液在漆樹體內不會干燥固化成膜,當樹皮因創傷而滲出的汁液與高濕度的空氣接觸時,漆酶得到激活,漆酚在漆酶的作用下發生氧化聚合反應后硬化成膜。成膜聚合過程是酶促漆酚游離基聚合反應(圖1)[4]。在氧氣和水的共同作用下,伴隨著生物(漆酶)和化學耦合催化過程,生漆漆酚經催化不斷吸氧使其酚羥基和烷烴側鏈發生交聯聚合反應[5]。具體過程為:1) 漆酚醌形成的起始狀態:主要是漆酚的鄰位或對位2個酚羥基與漆酶中的Cu2+發生氧化反應,生成苯氧自由基(半漆酚醌);再經歧化反應形成漆酚醌,同時漆酶的Cu2+還原為Cu+。……