成果簡介
香蘭素作為一種木質素衍生的單芳香族化合物，由於其作為合成不同生物基聚合物的中間體的特殊作用而受到越來越多的關注。本文，江南大學楊偉軍副研究員在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊發表名為“Design of Intrinsically Flame-Retardant Vanillin-Based Epoxy Resin for Thermal-Conductive Epoxy/Graphene Aerogel Composites”的論文，研究設計了具有阻燃和導熱的香草醛基環氧/石墨烯氣凝膠（GA）複合材料。
首先，透過香草醛與4, 4'-二氨基二苯基甲烷和DOPO偶聯合成雙官能酚中間體（DN-bp），並透過與DN-bp和環氧氯丙烷的環氧化反應獲得環氧單體（MEP）。然後，將不同量的 MEP 和雙酚 A (DER) 的二縮水甘油醚混合並固化。有趣的是，在30 wt%MEP下，彎曲強度和模量分別從72.8MPa 和1.3GPa大大提高到90.3MPa 和2.8GPa，由於MEP的剛性和強大的分子間N-H氫鍵相互作用。同時，固化後的環氧樹脂達到UL-94 V0等級，P含量低至1.06%。然後將阻燃香草醛基環氧樹脂浸漬到導熱3D GA網路中。獲得的環氧樹脂/石墨烯複合材料表現出優異的阻燃性和導熱性 [λ = 0.592 W/(m·K)]，系統中只有0.5 wt%的石墨烯。基於這些結果，本文將代表一種製備高效能生物基多用途環氧樹脂的新解決方案。
圖文導讀
方案1. DN-bp的合成路線
方案2. MEP的合成路線
圖1. 香草醛、DOPO、DN-bp和MEP的FTIR 光譜。
方案3. 固化 DER/MEP-DDM 系統的固化過程
圖2. (a) 不同 DER/MEP 比的固化環氧樹脂的 LOI 值；(b) 固化的 DER-DDM 和 DER/MEP (8:2)-DDM 環氧樹脂的 THR 和 (c) HRR；具有各種磷負載 (d) DER-DDM 的固化環氧樹脂垂直燃燒的數字照片；(e) DER/MEP (9:1)-DDM；(f) DER/MEP (8:2)-DDM；(g) DER/MEP (7:3)-DDM；(h) MEP-DDM。
圖3. DER-DDM (a 1 , a 2 , a 3 ) 和 DER/MEP (8: 2)-DDM (b 1 , b 2 b 3 ) 分別燃燒前後的數碼照片；DER-DDM (a 4 )和DER/MEP (8: 2)-DDM (b 4 )的SEM影象；(c1 –c4 ) DER/MEP (8:2)-DDM的SEM輔助EDS對映影象。
方案4、 EP阻燃機理示意圖
圖4. 環氧樹脂/GA 複合材料的燃燒行為。
圖9.組合物的λe與一些代表性出版物的比較
文獻：
https://doi.org/10.1021/acsami.1c19727
