日本高级科学技术研究所 图1
具有超高耐热性和帧延迟性的纤维素衍生PBI和PBI/聚酰胺薄膜的发展策略
学分:日本高级科学技术研究所 生物质衍生塑料的使用是建立可持续社会的主要关注点之一，被纳入可持续发展目标之一
然而，由于耐热性低，大多数生物质衍生塑料的使用受到限制
日本科学技术研究所和东京大学的合作研究已经成功地将白色生物技术从纤维素生物质转化为芳香聚合物，这种芳香聚合物在所有报道的塑料中具有最高的热降解性
利用生物质开发新型节能材料是建立可持续环境的前沿
由可再生生物质生产的轻质塑料是发展循环经济的先决条件
然而，目前可用的生物塑料大多是脂肪族的(例如
g
；聚乳酸、聚羟基乙酸、聚酰胺11等
)并且因此包含差的热稳定性，这限制了它们的进一步应用
基于芳族主链的聚合物被广泛认为具有高耐热性(例如
g .Zylon、塞拉唑、Kapton等
)但是从生物质中开发芳香杂环单体很少，因为难以控制它们的结构
两种特殊的芳香分子，3-氨基-4-羟基苯甲酸(AHBA)和4-氨基苯甲酸(脱落酸)是从牛皮纸浆，一种不可食用的纤维素原料
大西和他在东京大学的研究团队
重组微生物选择性地提高了芳香族单体的产率，并抑制了副产物的形成
教授
Kaneko和他在JAIST的研究小组已经将AHBA化学转化为3，4-二氨基苯甲酸(DABA)；其随后通过缩聚聚合成聚(2，5-苯并咪唑)并加工成耐热薄膜
此外，在DABA中加入非常少量的脱落酸显著提高了所得共聚物的耐热性，加工后的薄膜是有记录以来最高的耐热塑料(图1)
密度泛函理论(DFT)计算证实，尽管π共轭苯/杂环重复序列被认为是最理想的耐热塑料已有40年，但少量的ABA的引入增强了咪唑之间的链间氢键
热稳定性优异(超过740℃)的有机塑料是从不可食用的生物质原料中开发出来的，不使用重的无机填料，因此质轻
这种通过控制π共轭的超高耐热性聚合物的创新分子设计有助于建立一个可持续的碳负社会，并通过减轻重量来节约能源
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