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  聚酰亞胺（PI）具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機械性能、耐化學腐蝕、耐磨性等，被廣泛應用在微電子、航天航空、軍工等領域。而傳統(tǒng)方法所制備的聚酰亞胺，其單體來源于化石原料。因此，開發(fā)并利用生物質(zhì)原料制備高性能PI尤為重要。

  近期，華南理工大學材料科學與工程學院嚴玉蓉教授團隊通過利用大豆素制備了大豆素基二胺和二酐（圖1）。利用兩種單體制備了生物基含量為53%的PI材料（以往報道中生物基聚酰亞胺含量最高約為40%）。所得聚合物的機械性能和熱穩(wěn)定性與商用PI相當，拉伸強度為148.6 MPa（圖2），玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為318.2 °C（圖3）。此外，基于大豆素的PIs表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光特性，最大熒光效率為45.18 ns，絕對熒光量子產(chǎn)率為14.1%。這種綜合性能在生物基PI甚至石油基PI中都沒有報道。此外，通過實驗和密度泛函理論（DFT）計算相結(jié)合揭示了分子間和分子內(nèi)共軛以及“烯酮和醚鍵”在大豆素衍生的PI中分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的抑制作用。本研究為設計和合成具有高生物基含量的多功能聚酰亞胺提供了可能的途徑。該工作以“High-Performance Polyimides Derived from Biomass: Design, Synthesis, and Properties”為題發(fā)表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上，并被選為封面文章（圖4）。論文第一作者是華南理工大學材料科學與工程學院博士生龔彩紅，華南理工大學材料科學與工程學院嚴玉蓉教授、邱志明副教授以及中國科學院大學上海有機化學研究所有機功能分子合成與自組裝化學重點實驗室的房強教授為共同通訊。研究工作得到了國家自然科學基金的支持。

圖1 大豆素基單體和聚酰亞胺的合成路線

 圖2 a）大豆素基PAA的Mw、Mn和PDI，b）大豆素基PI薄膜的拉伸強度和斷裂伸長率。

 圖3 a）大豆素基PI的DSC曲線，b）大豆素基PI的TGA 曲線，（5%質(zhì)量損失溫度，T_5%）。

 圖4  文章封面圖

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c07367