生物基呋喃衍生物在有機(jī)涂層中的應(yīng)用

彭晚軍,丁紀(jì)恒,陳 浩,3,余海斌

(1 中國(guó)科學(xué)院 寧波材料技術(shù)與工程研究所 中國(guó)科學(xué)院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315201；2 湖南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410006；3 寧波大學(xué) 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 寧波 315201)

近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自然環(huán)境的日益惡化，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐步加強(qiáng)，因此利用可再生生物質(zhì)，即農(nóng)作物、樹(shù)木、其他植物及其殘?bào)w和內(nèi)含物等，通過(guò)生物、化學(xué)以及物理等方法制造的綠色環(huán)保的生物基材料引起了世界各國(guó)研究人員的關(guān)注。而“綠色化學(xué)12條原則”的提出更是激發(fā)了世界各國(guó)對(duì)生物基材料的研究興趣[1-2]。2014年，全球生物基材料產(chǎn)能已達(dá)3000萬(wàn)噸以上，我國(guó)生物基材料總產(chǎn)量約580萬(wàn)噸，生物基材料將是21世紀(jì)最重要的材料之一[3-4]。在眾多生物基材料中，呋喃及其衍生物因呋喃環(huán)獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)受到重點(diǎn)關(guān)注，其可從農(nóng)業(yè)廢棄物，如稻殼、甘蔗渣、燕麥殼、玉米芯等中提取，是一種環(huán)境友好的生物基材料。2004年美國(guó)能源部將呋喃列為十大重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)之一，而在2010年美國(guó)能源部再次將呋喃列為十二大重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)之一[5-6]。

有機(jī)涂層是指將有機(jī)涂料通過(guò)某種方法涂敷在被涂物表面所形成的保護(hù)膜層，其通常作為隔絕腐蝕因子如水、氯離子和氧等的屏障以用來(lái)保護(hù)底層金屬基板免受腐蝕，因此在國(guó)民生產(chǎn)中起到極其重要的作用[7-16]。因呋喃環(huán)獨(dú)特的五元雜環(huán)特征，呋喃及其衍生物在有機(jī)涂層中有廣泛的應(yīng)用，但是國(guó)內(nèi)關(guān)于這方面的研究較少，為此，本文綜述了呋喃及其衍生物在有機(jī)涂料中的應(yīng)用進(jìn)展，包括其在生物基普通涂料、自修復(fù)涂料、光固化涂料和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化涂料等方面的應(yīng)用進(jìn)展，以期為我國(guó)呋喃及其衍生物在環(huán)氧涂層中的應(yīng)用研究提供參考。

1 生物基普通涂層

腐蝕是指金屬和氧氣、水等作用下產(chǎn)生損耗與破壞的化學(xué)或電化學(xué)過(guò)程[17]。腐蝕往往會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，通過(guò)對(duì)金屬采取保護(hù)措施以延緩金屬的腐蝕速率是最為廣泛的方法。有機(jī)涂層因其優(yōu)異的電絕緣性、耐化學(xué)性、耐水性和附著力等性質(zhì)，在防腐蝕領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。有機(jī)涂層的防腐機(jī)理一般有兩種方式：(1)有機(jī)涂層自身作為物理屏障以隔絕外界的氧氣、水等有害物質(zhì)；(2)作為改性劑的緩蝕劑可添加到有機(jī)涂層中，而緩蝕劑可增強(qiáng)防腐效果[18]。但是，現(xiàn)有的有機(jī)涂層，如使用廣泛的環(huán)氧涂層都是不可再生的石油基材料，因此具有和苯環(huán)相似結(jié)構(gòu)的生物基呋喃類樹(shù)脂成為了研究重點(diǎn)。

1.1 單官能團(tuán)呋喃基涂層

Dumas等[19]利用可再生的生物基熊果苷(A)和糠胺(Fa)使用一種無(wú)溶劑方法合成了一種新型的純生物基的含碳水化合物基團(tuán)的苯并噁嗪?jiǎn)误w(A-Fa)，并研究了其聚合物A-Fa樹(shù)脂的熱性能和親水性。結(jié)果表明：A-Fa的熱交聯(lián)聚合反應(yīng)可能是由兩部分組成的，一部分是苯并噁嗪環(huán)的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)(ROP),另一部分是呋喃環(huán)參與了交聯(lián)反應(yīng)。雙重交聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)了固化物三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。因此，A-Fa固化物有著較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，約190℃。而且由于其高羥基含量，A-Fa樹(shù)脂在水中溶解性好，因此在生物基水性涂料的應(yīng)用上有較大的前景。

Manfredi團(tuán)隊(duì)[20-21]利用糠醛和苯酚合成了糠醛苯酚樹(shù)脂(phenol-furfural resins)，并將其作為鋁涂層研究了其防腐性能。結(jié)果表明,涂層能有效地起到防腐蝕的作用，這種呋喃樹(shù)脂可以取代傳統(tǒng)的酚醛樹(shù)脂作為鋁的抗劃傷和防腐蝕涂層。

Gao團(tuán)隊(duì)[22]首先將檸檬酸轉(zhuǎn)化為1,3-丙酮二羧酸二甲酯，然后通過(guò)Feist-Benary合成制備了3-(甲氧基羰基)呋喃-2-乙酸甲酯(MCFA)，再利用MCFA和生物基α,ω-二醇HO—(CH2)m—OH (m=2,3,4,10)的酯交換反應(yīng)制備了高黏度、高耐熱性的非晶熱塑性聚酯PE-ms。這種聚酯最大的特點(diǎn)是可以在無(wú)催化劑或其他外界條件下發(fā)生自固化，成為一種類似于橡膠的熱固性聚合物。這是因?yàn)榫埘E-ms鏈上的呋喃環(huán)發(fā)生了開(kāi)環(huán)反應(yīng)，從而產(chǎn)生了β-酮戊二酸的酮-烯醇互變異構(gòu)，而自固化則是由互變異構(gòu)體之間的氫鍵相互作用引發(fā)。此外，固化后的高聚物C-PE-ms擁有良好的熱性能和力學(xué)性能，熱分解溫度最高為272℃(C-PE-3)，楊氏模量和斷裂伸長(zhǎng)率最大分別為276MPa(C-PE-2)和207.4%(C-PE-2)。因此，C-PE-ms可用于涂層領(lǐng)域，具有環(huán)保(無(wú)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)及生物基可再生)、高性能(優(yōu)異的熱性能和力學(xué)性能)、固化工藝簡(jiǎn)單(自固化，無(wú)需其他條件)的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 雙官能團(tuán)呋喃基涂層

糠胺、糠醛等呋喃基化合物雖然屬于生物基材料，符合“綠色化學(xué)”的要求，但是由于它們的單官能團(tuán)使得自身無(wú)法參與交聯(lián)固化，而是以側(cè)基的形式存在，這會(huì)導(dǎo)致固化物交聯(lián)密度的下降從而降低固化物的性能[23]。由于具有和石油基苯二甲酸(TPA)相似的結(jié)構(gòu)，2,5-呋喃二甲酸(FDCA)吸引了研究人員的興趣[24]。而且，F(xiàn)DCA具有雙官能團(tuán)，可參與交聯(lián)固化并作為主鏈存在，因此FDCA及具有相似結(jié)構(gòu)的雙官能團(tuán)呋喃衍生物具有廣闊的應(yīng)用前景[25]。

圖1 全呋喃基可再生熱固性樹(shù)脂的合成[26]Fig.1 Synthesis of furan-based renewable thermosetting resin[26]

Palmese團(tuán)隊(duì)[26]利用呋喃甲基二縮水甘油醚和兩種呋喃基胺固化劑，即5,5′-亞甲基二糠胺(BOF)、5,5′-亞乙基二糠胺(CH3-DFDA)，制備了全呋喃基環(huán)氧樹(shù)脂(圖1)，并研究了它們的熱性能和力學(xué)性能，結(jié)果表明：這兩種環(huán)氧固化物表現(xiàn)出良好的耐熱性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)分別為62℃和69℃，BOF/CH3-DFDA的Tg比BOF/DFDA的Tg高是因?yàn)镃H3-DFDA比DFDA多一個(gè)甲基。此外，在氬氣氣氛下，這兩種固化物的起始分解溫度為約270℃，750℃的殘?zhí)悸蕿榧s40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)。室溫下儲(chǔ)能模量為約3.5GPa。因其優(yōu)異的熱性能和力學(xué)性能，在替換非生物基涂料方面具有巨大的潛力。

Walc團(tuán)隊(duì)[27]利用2,5-呋喃二甲酸(FDCA)、2,5-呋喃二甲酸二甲酯(DM-FDCA)與2,3-丁二醇(23BD)通過(guò)本體聚合法合成了一種新型的生物基聚酯即聚2,5-呋喃二甲酸-2,3-丁二酯(P23BF)，催化劑為正丁醇鈦(IV)(TBO)、異辛酸錫(IV)(Sn(Oct2))或四正丁氧基鋯(IV)(ZrBO)。原料及催化劑的不同，得到的縮聚物數(shù)均分子量也不同，從而其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、分解溫度(Tdeg,5%，Tdeg,max)不同，如表1所示。結(jié)果表明，全生物基的P23BFs適用于涂層領(lǐng)域。

表1 單體和催化劑對(duì)P23BF的數(shù)均分子量及熱性能的影響Table 1 Effects of monomer and catalyst on the number average molecular weight and thermal properties of P23BF

Noordover團(tuán)隊(duì)[28]通過(guò)2,5-呋喃二甲酸基二(2-噁唑啉)單體[2,5-雙(4,5-二氫噁唑-2-基)呋喃，2,5-FDCAox]和癸二酸的聚合反應(yīng)制備了可再生的2,5-呋喃二甲酸基交聯(lián)的聚酯酰胺。并且用聚酯酰胺制備溶劑型涂料，選用甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，固化溫度為200℃。固化后涂層厚度約為35μm，鉛筆硬度2H，Tg為140～160℃，反向沖擊實(shí)驗(yàn)無(wú)裂紋，以上說(shuō)明在熱固化溶劑型涂料領(lǐng)域，全生物基2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)基聚酯酰胺是優(yōu)良的替代品。

雖然FDCA基涂層有著優(yōu)異的性能，在取代石油基涂層上有著極大的可行性，但是目前其高額的生產(chǎn)成本限制了其的廣泛使用，因此降低FDCA的生產(chǎn)成本成為目前亟須解決的問(wèn)題。

2 自修復(fù)涂層

在有機(jī)涂層領(lǐng)域，有機(jī)涂層因其優(yōu)異的物理屏蔽性能和力學(xué)性能應(yīng)用極為廣泛[29-30]，但是，涂層的使用壽命受許多因素影響，如附著力衰退、光氧化降解、水解等，溫度和濕度的改變也會(huì)導(dǎo)致涂膜裂紋的產(chǎn)生[31-32]，這極大地影響了有機(jī)涂層的使用性，因此自修復(fù)涂料成為解決問(wèn)題的可能方法之一[33]。呋喃環(huán)具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，可以與親二烯體發(fā)生D-A反應(yīng)，因此被廣泛地應(yīng)用于自修復(fù)涂料中[34]。

2.1 多組分高溫自修復(fù)涂層

Scheltjens團(tuán)隊(duì)[32]利用聚丙二醇-雙(2-氨基丙基)醚(Jeffamine D系列，Jx)、糠醇縮水甘油醚(FGE)和N,N′-(4,4′-亞甲基二苯基)雙馬來(lái)酰亞胺(DPBM)制備了自修復(fù)材料。首先，利用FGE的環(huán)氧基團(tuán)和Jx的胺基反應(yīng)得到呋喃官能化化合物(FGE-Jx)，然后再以一定的配比和DPBM混合獲得熱可逆的網(wǎng)絡(luò)狀聚合物。測(cè)試結(jié)果表明：在修復(fù)溫度不超過(guò)120℃時(shí)無(wú)副反應(yīng)發(fā)生，D-A反應(yīng)的激活能(EDA) 為(55.7±2.3)kJ·mol-1。

Wudl團(tuán)隊(duì)[35]利用多呋喃化合物(multi-furan，F(xiàn))和多馬來(lái)酰亞胺(multi-maleimide, M)通過(guò)D-A反應(yīng)制備自修復(fù)涂料。單體F有4個(gè)呋喃環(huán)，單體M有3個(gè)馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)，因此在反應(yīng)后可以得到高交聯(lián)度的固化物。楊氏模量和泊松比分別可達(dá)4.72GPa和0.349。熱處理溫度為80～120℃，最大修復(fù)效率可達(dá)80%，并且可以多次自修復(fù)。

Zohuriaan團(tuán)隊(duì)[36]利用糠醇(FA)和環(huán)氧氯丙烷(ECH)合成了糠醇縮水甘油醚(FGE)，然后將FGE和CO2反應(yīng)生成糠醇環(huán)碳酸酯醚(FCE)，再將FGE，F(xiàn)CE和雙馬來(lái)酰亞胺反應(yīng)合成兩種預(yù)聚體DAf和DAc，加入胺固化劑制備兩種自修復(fù)涂層：環(huán)氧涂層(EP)和非異氰酸酯聚氨酯涂層(NIPU)并進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，由于碳酸酯環(huán)的存在，NIPU的交聯(lián)密度更小，分子鏈轉(zhuǎn)動(dòng)自由度更大。此外，DSC測(cè)試結(jié)果表明在約130℃，存在著D-A逆反應(yīng)。利用高溫D-A逆反應(yīng)和低溫D-A反應(yīng)使得交聯(lián)固化網(wǎng)絡(luò)不斷重新交聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)自修復(fù)。在經(jīng)過(guò)二次130℃×30min+65℃×24h處理后，NIPU的裂紋幾乎完全消失，而EP的裂紋只是部分消失。這是因?yàn)镋P的高交聯(lián)度使得在D-A逆反應(yīng)后分解的部分流動(dòng)性差，從而分解的部分難以流動(dòng)到裂紋處。

Postiglione團(tuán)隊(duì)[37]利用三縮水甘油基對(duì)氨基苯酚(DGGO)和糠胺合成了三呋喃官能化化合物(3F)，利用雙酚A二縮水甘油醚(DGEBA)和糠胺合成了二呋喃官能化化合物(2F)。然后加入固化劑雙馬來(lái)酰亞胺(2M)得到固化物2M-2F3F。與此類似，在固化時(shí)加入增塑劑卞醇(BA)，得到固化物2M-3F2F/BA。分別做修復(fù)效率測(cè)試，結(jié)果如下：不含增塑劑BA的2M-2F3F修復(fù)效果較差，這是因?yàn)?M-2F3F具有高Tg，因此流動(dòng)性很差。而含增塑劑BA的2M-3F2F/BA明顯修復(fù)效果更好，這是因?yàn)樵鏊軇〣A的添加增加了固化物在D-A逆反應(yīng)后的流動(dòng)性，這也使得2M-3F2F/BA的多次自修復(fù)成為可能。

Gu團(tuán)隊(duì)[38]利用線型呋喃化聚氨酯(FPU)和液態(tài)多馬來(lái)酰亞胺封端的超支化聚硅氧烷(HSiNCM)，酸化多壁碳納米管(ACNTs)為導(dǎo)體制備了一種新型熱可逆自修復(fù)聚氨酯涂層PU-DA-CNTs，這種涂層具有加工性能好，熱穩(wěn)定性高，靜電耗散能力強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)碳管含量為1.96%～4.76%時(shí)，膜的起始分解溫度為283～298℃。在經(jīng)過(guò)130℃×5min+50℃×48h處理后，最高一次自修復(fù)效率高達(dá)92.54%。

Schubert團(tuán)隊(duì)[39]利用環(huán)氧乙烷-糠醇縮水甘油醚嵌段共聚物(PEO-b-PFGE)和雙馬來(lái)酰亞胺制備了兩種自修復(fù)涂層PEO330-b-PFGE10和PEO330-b-PFGE20。結(jié)果表明，這兩種嵌段共聚物有著優(yōu)異的自修復(fù)效果，可修復(fù)的裂紋可達(dá)6m深和1.7m寬。Oh團(tuán)隊(duì)[40]報(bào)道了用兩種聚甲基丙烯酸酯PMIMA和PFuMA(圖2)制備自修復(fù)涂層，結(jié)果表明這種涂層自修復(fù)效果優(yōu)異，修復(fù)效率高于75%。

圖2 PMIMA和PFuMA的結(jié)構(gòu)及自修復(fù)效果[40]Fig.2 Structure and self-healing effect of PMIMA and PFuMA[40]

2.2 單組分高溫自修復(fù)涂層

在有機(jī)涂層領(lǐng)域，雙組分涂料是較為常見(jiàn)和應(yīng)用較為廣泛的，但是其使用較為不便，因此施工簡(jiǎn)便的單組分有機(jī)涂料進(jìn)入了人們的視線[41-42]。

Schubert團(tuán)隊(duì)[43]報(bào)道了一種三元共聚物，主鏈?zhǔn)潜┧峒柞?，?cè)鏈?zhǔn)沁秽婉R來(lái)酰亞胺單元。由于自身帶有呋喃環(huán)和馬來(lái)酰亞胺單元，因此在加熱冷卻處理后自身能發(fā)生D-A逆反應(yīng)和D-A反應(yīng)?；诖藱C(jī)理，作者制備了可多次自修復(fù)的單組分高溫自修復(fù)涂層，研究表明甲基丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸糠醇酯-馬來(lái)酰亞胺甲基丙烯酸酯三元共聚物(AMA-co-FMA-co-MIMA)由于交聯(lián)度大，柔韌性、流動(dòng)性小，不利于自修復(fù)涂層的修復(fù)性能，因此作者添加了新的共聚單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)或甲基丙烯酸月桂酯(LMA)以增加共聚物的柔韌性和流動(dòng)性。結(jié)果表明，含LMA的共聚物自修復(fù)效率最好。

2.3 室溫自修復(fù)涂層

雖然高溫自修復(fù)涂層極大地解決了涂層壽命的問(wèn)題，但是其使用條件都是需要加熱到高溫，這極大地限制了自修復(fù)涂層的應(yīng)用范圍，因此低溫或室溫下使用的自修復(fù)涂層成為發(fā)展的方向之一。

Palmese團(tuán)隊(duì)[44]將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂(DGEBA)作為基體，糠醇縮水甘油醚(FGE)作為活性稀釋劑，4,4′-二氨基二環(huán)己基甲烷(PACM)作為固化劑，雙馬來(lái)酰亞胺(DPBM)為修復(fù)劑(healing agent)，二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑制得了溶劑型自修復(fù)涂層。首先DGEBA，F(xiàn)GE和PACM固化制得環(huán)氧涂層，然后在裂紋處涂抹溶于DMF的DPBM。結(jié)果表明，涂層表面的裂紋被修復(fù)，防止了碳鋼基體被腐蝕，這種自修復(fù)涂層在防腐蝕領(lǐng)域有很大的潛力(圖3)。

圖3 DGEBA-FGE質(zhì)量比為60∶40涂層的耐腐蝕性[44](a)1天后；(b)3天后；(c)4天后；(d)5天后Fig.3 Corrosion resistance of coating with 60∶40 DGEBA-FGE[44](a)1 day later;(b)3 days later;(c)4 days later;(d)5 days later

Palmese團(tuán)隊(duì)[45-46]還報(bào)道了一種環(huán)氧-胺熱固性樹(shù)脂，利用樹(shù)脂基體中的呋喃環(huán)和愈合劑中的多馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)的D-A反應(yīng)制備了一種室溫自修復(fù)涂層。作者首先選擇雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂為樹(shù)脂基體，4,4′-二氨基二環(huán)己基甲烷為固化劑，糠醇縮水甘油醚為稀釋劑制備環(huán)氧-胺樹(shù)脂，然后將溶于乙酸苯酯并用脲醛樹(shù)脂微膠囊封裝的愈合劑MMI-1，MMI-2和MMI-3添加到樹(shù)脂中，三種愈合劑結(jié)構(gòu)如圖4所示。當(dāng)涂層出現(xiàn)裂紋時(shí)，破損的脲醛微膠囊隨之破損，愈合劑流出并開(kāi)始自修復(fù)。含MMI-2的自修復(fù)涂層的修復(fù)效率可達(dá)71%。此外，作者還研究了修復(fù)時(shí)間、溶劑的選擇、MMI的結(jié)構(gòu)和濃度等對(duì)修復(fù)效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MMI結(jié)構(gòu)和濃度會(huì)影響裂紋之間D-A反應(yīng)鍵的形成，而溶劑的選擇不僅會(huì)影響裂紋之間D-A反應(yīng)鍵的形成，同時(shí)對(duì)溶劑誘導(dǎo)溶脹引起的機(jī)械聯(lián)鎖(mechanical interlocking)也有影響。

圖4 三種愈合劑的結(jié)構(gòu)[45-46]Fig.4 Structure of the healing agent[45-46]

2.4 可控自修復(fù)涂層

自修復(fù)涂層因其延長(zhǎng)了涂層使用壽命從而在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用，但是，大多數(shù)自修復(fù)涂層的自修復(fù)功能都是不可控的，并且加熱后會(huì)損失涂層的熱性能、力學(xué)性能。因此，Hecht團(tuán)隊(duì)[47-48]報(bào)道了一種動(dòng)態(tài)共價(jià)聚合物，這種聚合物涂層的自修復(fù)功能的“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”可以由光控制。馬來(lái)酰亞胺取代的聚甲基丙烯酸月桂酯和多價(jià)光響應(yīng)呋喃交聯(lián)劑(含呋喃的開(kāi)關(guān)二芳基乙烯)混合，得到光調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)共價(jià)聚合物。在紫外光照后，多價(jià)光響應(yīng)呋喃交聯(lián)劑XOFF和聚合物X@POFF的6π電子體系發(fā)生電環(huán)化反應(yīng)得到它們的閉環(huán)態(tài)異構(gòu)體，此時(shí)呋喃環(huán)和馬來(lái)酰亞胺單元無(wú)法反應(yīng)交聯(lián)，因此涂層的自修復(fù)功能“被關(guān)閉”了；反之，在可見(jiàn)光照后，多價(jià)光響應(yīng)呋喃交聯(lián)劑XON和聚合物X@PON“被激活”，涂層的自修復(fù)功能“被開(kāi)啟”。

呋喃衍生物在生物基涂層、自修復(fù)涂層應(yīng)用廣泛，除此之外，在其他領(lǐng)域如光固化涂層、碳纖維涂層等也有應(yīng)用。Cho團(tuán)隊(duì)[49]利用呋喃甲醇和2,5-呋喃二甲醇制備了兩種可自由基光聚合的生物基化合物甲基丙烯酸羥丙酯呋喃甲醚(FmPHM)和二甲基丙烯酸羥丙酯呋喃甲醚(FdPHM)。這兩種光固化聚合物粘接的玻璃與聚碳酸酯的拉伸剪切強(qiáng)度為0.2～0.6MPa。兩種光固化涂層的收縮率分別為3.0%和6.1%，涂膜的鉛筆硬度為2H～3H?？捎脕?lái)取代石油基的雙酚A丙三醇雙甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其獨(dú)特的性能在民用、軍工領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用，但是實(shí)際應(yīng)用中碳纖維表面會(huì)與外界的金屬液反應(yīng)或氧化等，因此在碳纖維表面引入一層涂層成為解決方法之一[50]。Goedel團(tuán)隊(duì)[51]將糠醇引入了碳纖維涂層，制備了有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料，其機(jī)械強(qiáng)度弱，是作為碳纖維涂層的潛在理想涂層。

3 結(jié)束語(yǔ)

科技的進(jìn)步給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的便利，但是隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益引起人們的注意。因可從可再生的生物質(zhì)物質(zhì)中提取，且呋喃環(huán)特殊的五元雜環(huán)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的特殊性質(zhì)，呋喃及其衍生物成為潛在的重要的取代石油基材料的生物基材料之一。

目前，呋喃衍生物在有機(jī)涂層領(lǐng)域的研究已有一定進(jìn)展，在取代石油基涂層方面有著巨大潛力。此外，呋喃的共軛雙鍵可作為二烯體發(fā)生D-A反應(yīng)，因此呋喃衍生物在自修復(fù)涂層的應(yīng)用也有著巨大前景。但是，限制生物基呋喃衍生物的大規(guī)模應(yīng)用的主要原因是生產(chǎn)成本的居高不下，因此，降低原材料成本是亟須解決的問(wèn)題。此外，呋喃衍生物的其他應(yīng)用，如呋喃甲基縮水甘油醚作為環(huán)氧涂層的活性稀釋劑取代商業(yè)化的石油基芐基縮水甘油醚[52-53]，抑或利用呋喃環(huán)的大π鍵非共價(jià)改性石墨烯再制備石墨烯/有機(jī)涂層復(fù)合材料等也是新的發(fā)展方向。相信不久的將來(lái)，低成本的呋喃及其衍生物會(huì)得到廣泛的運(yùn)用。