竹子，这种我们再熟悉不过的绿色植物，早已成为建筑、家居和工艺品的常客。然而，随着全球对可持续发展的呼声日益高涨，竹子的潜力正在被重新发掘，并展现出前所未有的魅力。塑料污染如今已成为全球性的环境难题，尤其是在热固性塑料的回收和生物降解方面，急需找到可持续的替代品。而竹子作为一种生长迅速且环保的材料，可以被视为解决这一问题的“绿色英雄”。但要让竹子与石油基塑料一较高下，仍面临不少挑战：竹材自结合能力不强，传统上制成的产品往往需要与胶黏剂或其他材料结合；此外，竹材的天然可塑性不足，制作复杂形状的产品一直是个难题。

为破解这一难题，国家林业和草原局竹子研究开发中心郭登康助理研究员、李景鹏副研究员联合福建农林大学余雁教授发起了一场“竹子大改造”。研究者通过深入分析竹材的细胞壁结构与成分，从根源上找到了提升竹材反应活性与可塑性的秘密。采用亚氯酸钠/醋酸的选择性处理，去除了部分木质素，再加上高碘酸钠的定向醛基化处理，团队成功重构了竹材的细胞壁，使其在反应活性和可塑性上有了质的飞跃。再通过简单的热压致密化工艺，即可将竹材直接转化为热固性塑料产品（图1）。该研究成果以“Conversion of Bamboo into Strong, Waterproof, and Biodegradable Thermosetting Plastic through Cell Wall Structure Directed Manipulation”为题发表在期刊《ACS Nano》上。

这种新型的全竹热固性塑料抗拉强度为50 MPa，弯曲强度为80 MPa，弯曲模量为5 GPa，邵氏硬度接近90，与聚苯乙烯（PS）、酚醛树脂（PF）和聚氯乙烯（PVC）等硬质塑料相当(图2)。此外，其还表现出卓越的耐溶剂性和耐水性，在多种溶剂包括水中浸泡一个月后仍能保持其原始形态，并且湿强度依然超过40 MPa(图3)。更重要的是，这种全竹热固性塑料具备可重复成型和可降解特点(图4)，在替代传统石油基塑料方面表现出巨大的潜力。该研究为我国实现“以竹代塑”战略目标提供了有力支持，为竹产业的高质量发展奠定了新的理论基础和技术支撑。

图1 通过细胞壁结构定向调控制备全竹热固性塑料示意图

图2 全竹热固性塑料力学性能

图3 全竹热固性塑料耐水与耐溶剂性能

图4全竹热固性塑料可降解性能

--检测服务--

论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c07148

来源：高分子科学前沿

声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！