我校科研团队在全生物质基类橡胶材料领域取得新进展

近日，我校木本油料资源利用全国重点实验室于海鹏教授团队在国际期刊《先进材料》 （Advanced Materials）发表题为“A Fully Bio-Based Elastomer with Ultrahigh Lignin Content and Performance Rivaling Nitrile Rubber”的研究论文。该研究提出了一种原位接枝共聚反应策略，直接以工业硫酸盐木质素（kraft lignin）为原料，制备出一种兼具极高木质素含量与优异力学、耐磨和降解性能的可回收弹性体材料，为高值化利用工业木质素以及替代传统天然橡胶和合成橡胶提供了创新路径。

工业木质素作为造纸工业的主要副产物，因加工条件苛刻而存在结构复杂、分子量分布宽泛、反应活性低以及杂质含量高等问题，常被焚烧或废弃处理。在化石资源日益枯竭且绿色材料需求不断增长的背景下，开发环保且高效的工艺将工业木质素转化为高附加值材料，已成为一项至关重要的挑战。本研究通过一锅原位接枝共聚反应，在对木质素进行溶解改性时，利用酯化缩聚实现可回收弹性体的高效合成，整个过程无需外加催化剂或复杂工艺，便可实现超高木质素含量与高性能弹性体的制备

该策略采用全生物基组分无需使用催化剂或复杂工艺，即可实现超高木质素含量和高性能弹性体材料的制备，其中木质素添加量达到了50%-75%wt，拉伸强度断裂达到了12.0 MPa，断裂伸长率达到了878%，断裂功达到了85.1 MJ/m³，耐磨性能达到了0.009 cm³/1.61 km，在介电性能、油稳定性、热稳定性等多项指标上也均优于市售的丁腈橡胶材料。同时材料具有良好的加工能力，可通过浇筑等方法实现复杂结构和大尺寸膜材料的制备，此外在土壤中30天内即可完全生物降解，而丁腈橡胶几乎无降解。

所制备的弹性体材料因木质素含量高含有大量的共轭结构而具有优异的光热转化性能，可以高效地将光能转化成热能。同时也可以通过简单的机械粉碎和热压实现回收利用。

该研究不仅为工业木质素的高值化利用提高了一种简单、绿色、环保、可大批量利用的解决方案，也为以生物质材料替代合成橡胶提供了新的思路。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73650