Preparation of lignin-based imine vitrimers and their potential application as repairable, self-cleaning, removable and degradable coatings

文献情報

出版日 2023-12-27
DOI 10.1039/D3TA06338K
インパクトファクター 12.732
著者

Jian Liu, Katrien V. Bernaerts


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要旨

Biobased materials are developed and utilized to reduce dependence on petroleum-based resources, protect the environment and reduce carbon emissions. Meanwhile, chemical recycling of thermosetting materials is an emerging strategy to increase the added value of post-consumer waste. Nevertheless, most thermosets have proved difficult to recycle due to the high stability of their crosslinked structure. Vitrimers, crosslinked by dynamic chemical bonds, are the perfect solution to recycling problems. Here, we report lignin-based vitrimers prepared by imine chemistry. First, aldehyde-modified lignin was successfully prepared by treating OH functionalized lignin with a dialdehyde via an acetalization reaction. The modified lignin acts as both a hard segment and crosslinker and the soft segment is a fatty acid diamine (Priamine™ 1075), which is chemically crosslinked via imine chemistry. The mechanical properties of lignin-based vitrimers (LPs) with more than 81.4% biobased content can be adjusted by blending the ratio of hard to soft segments. The resulting imine bond in LPs is highly dynamic at elevated temperatures (LP-40%, Ea = 49.6 kJ mol−1) allowing the material to be thermally recycled three cycles via imine metathesis and transimination without any catalyst. Unique hydrolytic properties of the imine bond endow the material with chemical recycling properties under acidic conditions (LP-40%, 62.0% tensile stress recovered). A potential application for this work is a coating, which can be prepared by hot pressing. In addition to the excellent coating properties, the LP coatings also possess thermal repairable, self-cleaning, removable, and degradable properties, which are not available with conventional coatings.

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掲載誌

Journal of Materials Chemistry A

Journal of Materials Chemistry A
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自己引用率: 4.7%
年間論文数: 2211

Journal of Materials Chemistry A, B & C cover high quality studies across all fields of materials chemistry. The journals focus on those theoretical or experimental studies that report new understanding, applications, properties and synthesis of materials. The journals have a strong history of publishing quality reports of interest to interdisciplinary communities and providing an efficient and rigorous service through peer review and publication. The journals are led by an international team of Editors-in-Chief and Associate Editors who are all active researchers in their fields. Journal of Materials Chemistry A, B & C are separated by the intended application of the material studied. Broadly, applications in energy and sustainability are of interest to Journal of Materials Chemistry A, applications in biology and medicine are of interest to Journal of Materials Chemistry B, and applications in optical, magnetic and electronic devices are of interest to Journal of Materials Chemistry C. More than one Journal of Materials Chemistry journal may be suitable for certain fields and researchers are encouraged to submit their paper to the journal that they feel best fits for their particular article. Example topic areas within the scope of Journal of Materials Chemistry A are listed below. This list is neither exhaustive nor exclusive. Artificial photosynthesis Batteries Carbon dioxide conversion Catalysis Fuel cells Gas capture/separation/storage Green/sustainable materials Hydrogen generation Hydrogen storage Photocatalysis Photovoltaics Self-cleaning materials Self-healing materials Sensors Supercapacitors Thermoelectrics Water splitting Water treatment

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