生物基无毒芳胺树脂：传统酚醛树脂的可持续高性能替代方案

针对传统酚醛树脂存在的局限性，一种新型生物基无毒芳胺树脂应运而生，为先进复合材料应用提供了可持续的高性能替代选择。该创新材料专为满足碳 / 碳（C/C）复合材料的严苛规格设计，兼具高焦炭产率、优异热稳定性与加工灵活性，有望为航空航天、汽车及建筑行业开拓新应用前景。

为替代轮胎中的酚醛树脂，米其林 ResiCare 团队自主研发了此类芳胺树脂。其由酚醛与芳香醛单体（如 5 - 羟甲基糠醛）混合制成，两大原料均具备无毒特性 —— 不含符合欧洲化学品管理局（ECHA）定义的高度关注物质（SVHC），且拥有生物基属性。这种生物基树脂源自糖类，核心目标是解决传统酚醛树脂的毒性问题。目前，米其林 ResiCare 已在法国着手搭建自主的生物基单体供应链，力求为化石基酚醛树脂提供一套 “自主、无毒、可持续” 的替代方案。

当前，该芳胺树脂已在米其林内部实现广泛应用，同时正拓展至更多领域，涵盖建筑行业、木材与绝缘行业，以及汽车、铁路、航空航天领域所需的高性能复合材料。复合材料行业是酚醛树脂的主要消费领域，而米其林 ResiCare 芳胺树脂在该领域可直接替代酚醛树脂，尤其适用于高耐热复合材料（如由聚合物基体与碳纤维构成的 C/C 复合材料）。经过多轮研发优化，旗下树脂产品 Resi4C/C 被证实对此类高耐热复合材料应用具备突出适配性。

核心产品：高焦炭产率树脂 Resi4C/C

开发高性能耐高温树脂的核心目标，是打造一款既符合 C/C 复合材料规格、又能适配多种加工方法的芳胺树脂，具体需满足极高焦炭产率、高固含量、可调节粘度等关键指标。Resi4C/C 作为代表性产品，具备以下特性：

• 形态与溶解性：属于水性树脂，易在水及极性溶剂中稀释；

• 关键参数：粘度约 200 mPa.s（低粘度易加工）、固含量约 75%（高固含量提升效率）、焦炭产率超 50%（保障耐热性）；

• 固化特性：归属于可熔性酚醛树脂类型，无需额外添加硬化剂或催化剂，仅通过热量即可触发固化，且可通过 110℃至 220℃温度区间内的可变循环时间调控固化过程。

从化学原理来看，米其林 ResiCare 树脂与传统酚醛树脂遵循相同反应逻辑：单体在温度作用下通过加聚反应与缩聚反应结合，最终形成的无毒生物基聚合物为热固性聚合物，交联后可构建三维网络结构，奠定其稳定性能基础。

应用工艺

该芳胺树脂具备良好的加工适配性，可兼容多种应用工艺：

1. 主流工艺：真空浸渍碳纤维预制件，后续经固化、热解处理，将芳族氨基树脂基体转化为碳基体；

2. 拓展方向：米其林 ResiCare 正以该树脂为基础开发预浸料，进一步拓宽其应用场景。

在性能要求中，基体的焦炭产率（即从固化聚合物中形成惰性碳的能力）是核心指标之一。数据显示，未添加填料时，该树脂的焦炭产率与商用酚醛树脂相近，约为固化聚合物质量的 55%（图 2）。凭借这一高焦炭产率，树脂能形成温度稳定性优异的碳基体，特别适用于极端高温环境。

目标应用与开发进展

该树脂的目标应用主要聚焦于陶瓷基复合材料，具体包括碳 / 碳（C/C）复合材料、烧蚀材料及其他对耐热性有较高要求的材料，这些材料广泛应用于制动系统、航空航天等领域。

目前，该树脂的核心性能已实现规模化验证，但研发工作仍在持续推进，将不断适配目标应用的特定需求。为此，米其林 ResiCare 正积极与下游制造商展开合作，共同开发定制化解决方案，以更好地满足不同场景的应用需求。