Page 15 - 《精细化工》2021年第9期

第 38 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.38, No.9
202 1 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2021

综论
植物基生物质资源在自修复材料中的应用研究进展

*
孙 楠，张凯鑫，郭子旭，邸明伟
（东北林业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

摘要：近年来，植物基生物质资源因具有来源广、可再生、可生物降解等特点而成为人们的研究热点。利用其
制备或改性聚合物可缓解石化资源危机，提高聚合物材料的环境适应性；同时，其分子结构中富含的活性官能
团和氢键使其用于自修复材料的制备与改性备受关注。以纤维素和木质素为例，综述了近几年植物基生物质资
源在自修复材料中的应用，详细介绍了其自然特性及在自修复材料制备中的重要作用。此外，从分子结构的角
度具体讨论了 Diels-Alder 反应、二硫键和氢键等动态化学键在自修复材料中的应用原理。最后，提出了植物基
生物质资源用于自修复材料所面临的主要挑战和潜在的解决方案，展望了植物基生物质资源在未来自修复材料
中的应用研究方向。
关键词：生物质；自修复；纤维素；木质素；动态化学键
中图分类号：O636 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 09-1729-08

Research progress on the application of plant-based biomass

resources in self-healing materials

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SUN Nan, ZHANG Kaixin, GUO Zixu, DI Mingwei
（Materials Science and Engineering College, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, China）

Abstract: In recent years, plant-based biomass resources have become a research hotspot due to their wide
range of sources, renewability, biodegradability and so on. The preparation or modification of polymers can
further alleviate the petrochemical resource crisis and improve the environmental adaptability of polymer
materials. Meanwhile, the active functional groups and hydrogen bonds are rich in the plant-based biomass
resources, which have attracted much attention for its application in the preparation and modification of
self-healing materials. Taking cellulose and lignin as examples, the application of plant-based resources in
self-healing materials in recent years are reviewed, and their natural characteristics and their important roles
in the preparation of self-healing materials are introduced in detail. In addition, the application principles of
dynamic chemical bonds such as Diels-Alder reaction, sulfur-sulfur bond and hydrogen bond in self-healing
materials are discussed from the point of view of molecular structure. Finally, the main challenges and
potential solutions for the preparation of self-healing materials by plant-based biomass are put forward, and the
research direction of the application of plant-based biomass materials in self-healing materials is prospected.
Key words: biomass; self-healing; cellulose; lignin; dynamic chemical bonds

资源短缺和环境污染是当今世界面临的两大重 替代石油基原料的首选。其中，纤维素和木质素作
要问题，现阶段使用的有机化学制品大多来自石油 为第一、第二大植物基生物质材料备受关注。纤维
及其衍生物，因此，寻找可替代材料来缓解资源与 素和木质素结构中都含有羟基官能团，可以参与到
环境问题已成为人们研究的重点。植物基生物质材 各种反应当中 [1-2] ；同时，纤维素和木质素也是性能
料具有可再生、无污染、含量丰富等特点，已成为 优异的填充材料，近年来被广泛用于提高材料的力

收稿日期：2021-02-03; 定用日期：2021-03-26; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210127
基金项目：国家自然科学基金（31670567）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2572017EB06）
作者简介：孙楠（1997—），女，博士生，E-mail：18845890626@163.com。联系人：邸明伟（1972—），男，教授。E-mail：dimingwei@
126.com。