Page 20 - 《精细化工》2021年第9期
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·1734· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
性，并对改性后的木质素进行可逆 D-A 反应（图 2）， 复，低温条件还会限制其修复能力，这阻碍了木质
此研究为制备自愈合木质素基材料提供了可能。 素基 D-A 自修复材料的发展。
BUONO 等 [43] 合成了含有马来酰亚胺基团的纯碱木 2.2.2 氢键
质素（SL）衍生物和多官能团呋喃连接物，且该木 将木质素引入到材料中易在木质素与木质素之
质素基芳烃聚合物呈现出自修复性能。木质素的引 间以及木质素与基体之间产生氢键等相互作用，从而
入提高了聚合物链中芳环的含量，从而提高了聚合 赋予材料一定的自修复能力。LIU 等 [45] 通过在木质素
物在耐热、耐火、低收缩性和耐化学性等方面的性 上支化酰胺分子链，成功地合成了木质素基超分子弹
能 [44] ，同时多芳香环的存在也提供了材料较高的刚 性体（LSE），反应机理如图 2 所示。研究显示，木
性，大幅度提高了聚合物的玻璃化转变温度和材料 质素的使用有效地降低了 LSEs 的玻璃化转变温度和
的热稳定性，使材料的初始热分解温度远远高于逆 结晶度，并产生了尿素修饰的氢键基团，从而获得了
D-A 反应的温度，因此，可以在不考虑热降解的情 自愈合能力。LIU 等 [46] 通过化学改性木质素与聚丙烯
况下进行解聚，实现材料的自修复。木质素中极性 酸(5-乙酰氨基戊酯)共价连接，制备了一种新型的含
基团的存在使木质素与材料之间易形成氢键等相互 木质素的功能性聚合物，即木质素接枝-聚丙烯酸(5-
作用，提高了材料的交联密度，使材料具有更高的 乙酰氨基戊酯)（简称木质素接枝-PAA）。PAA 单体
杨氏模量和抗拉强度。此外，木质素还属于多官能团 的侧基上含有多个以乙酰氨基形式存在的氢键中
化合物，提供了具有足够流动性的热可逆聚合物网络， 心，由于乙酰氨基官能团的高度氢键作用，木质素
通过网络重新连接来修复样品的裂缝，为制备可再生 接枝-PAA 表现出良好的自修复性能，最高可恢复到
材料提供了可能。 断裂前最大应力的 93%。LAOUTID 等 [47] 以羟乙基
目前，制备具有自修复的木质素基材料均需对 纤维素（HEC）和聚乙烯醇（PVA）为骨架，硼砂
木质素进行复杂的链接枝反应，这限制了木质素在 为交联剂，制浆黑液和生物精炼生物质木质素为增
D-A 反应中的应用，简化操作步骤和增加木质素的 塑剂，采用一步法制备了具有高伸长性和热敏性的
用量是研究人员亟待解决的问题。另外，D-A 反应 木质素基 HEC-PVA（LCP）自愈合水凝胶，该水凝
和逆 D-A 反应需外界给予一定的刺激才可自发修 胶的自恢复性能可归因于动态可逆的氢键作用。
图 2 木质素在自修复材料中的应用 [26,39,45,48]
Fig. 2 Application of lignin in self-healing materials [26,39,45,48]
