中国林科院“十三五”国家自然科学基金项目优秀成果汇编报道8

——松香基智能-响应表面活性剂的调控及应用
林产化学：针对我国林木生物质规模化高值利用的国家战略需求，率先开展生物质多组分可控定向液化与高效分离关键技术研究、构筑新型纳米纤维素-树脂酸-油脂多臂星型热塑性生物基弹性体，为新型紫外线阻隔PSA材料奠定理论基础；创制了三氮唑吸附结构的木质素基离子吸附材料LBA，在国际上对水体资源净化中重金属离子Cd(II)的吸附容量处于领先地位（达到87.4 mg/g），推动了生物质精炼转化领域的理论与技术进步；构建了松香基智能-响应表面活性剂；创新了多结构松香基室温硫化硅橡胶材料的设计与合成，拉伸强度和断裂伸长率200%以上，形成系列高值化精细产品，促进了我国松香行业深加工技术水平的提升与产业升级转型。
松香基智能-响应表面活性剂的调控及应用
Regulation and application of rosin based responsive surfatants
松香是我国重要的林业生物质资源，年产脂松香达到40多万吨，居世界第一位。我国对松香的深加工利用技术落后，深加工产品附加值较低，造成我国天然资源的巨大浪费，对松香进行深加工利用研究具有重要的意义。
中国林科院林化所松香利用创新团队在国家自然科学基金优秀青年基金项目（批准号：31622017）资助下开展松香基智能-响应表面活性剂的调控及应用研究。针对松香的结构特点，采用催化异构、D-A加成等手段制备一系列结构新颖的pH及CO2响应型表面活性剂，研究了含松香刚性结构表面活性剂的聚集体形貌、相行为及pH、CO2响应性能及用于超疏水碳材料、Pickering乳液的乳化分散等应用性能，松香表面活性剂可以形成三水相体系(AS3P)，AS3P的上层为蠕虫胶束粘弹溶液，中间相为海绵状胶束，下层为短棒状胶束和球状胶束的混合胶束。当pH为6.40时，单壁碳纳米管在松香基蠕虫胶束粘弹溶液中至少可均匀稳定分散6个月。将单壁碳纳米管的蠕虫胶束粘弹分散液的pH调至小余1.32，体系形成ASTP，单壁碳纳米管聚集在两相之间，通过简单的分液可以将单壁碳纳米管回收。
松香表面活性剂与纳米SiO2结合可以乳化油相制备Pickering乳液，所用表面活性剂的量可以减少约100倍，通过CO2可以使乳液在乳化和破乳之间循环调控，表面活性剂可以循环利用，大大节约成本。该研究为新型生物质基表面活性剂的开发及应用提供理论指导，为我国丰富的植物油脂资源的高值化利用开辟新的途径。相关研究成果发表在Chem. Comm.、Carbon、Chem. Europe.、J. Agric. Food Chem.等期刊上。
中国林科院科技处 2021-02-03

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