第一作者：Wenxuan Wu, Haijun Feng

通訊作者：謝濤、鄭寧

通訊單位：浙江大學(xué)

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環(huán)氧熱固塑料因其卓越的可制造性和優(yōu)異的機(jī)械性能，成為最廣泛使用的塑料之一，在許多工業(yè)應(yīng)用中得到應(yīng)用。然而，交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)使它們天生脆弱且不可回收，引發(fā)了可持續(xù)性問題。

在本研究中，我們通過創(chuàng)新固化化學(xué)，即聚合物中的交聯(lián)過程，展示了具有結(jié)合高韌性和可再加工性的環(huán)氧熱固塑料。具體來說，利用一鍋法環(huán)氧固化機(jī)制，使用含有硼酸酯的芳香二胺交聯(lián)劑和脂肪族單胺，胺的逐步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的納米級(jí)相分離。結(jié)果，環(huán)氧熱固塑料展示了最大延伸率為375%和拉伸韌性為108.4 MJ/m3，比傳統(tǒng)同類產(chǎn)品高出一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

此外，引入的動(dòng)態(tài)硼酸酯鍵賦予了熱固塑料不尋常的再加工性，以延長使用壽命，同時(shí)在四個(gè)循環(huán)后其他性能并未顯著下降。同時(shí)克服環(huán)氧熱固塑料的兩大主要瓶頸的可行性為回收和重塑其他工業(yè)相關(guān)塑料開辟了機(jī)會(huì)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：展示了環(huán)氧熱固塑料的合成和機(jī)械性能。

圖2：展示了環(huán)氧熱固塑料的熱機(jī)械和機(jī)械性能。

圖3：展示了EP-25的微觀結(jié)構(gòu)表征和增韌機(jī)制。

圖4：展示了EP-25的再加工性能。

總結(jié)展望

本研究成功開發(fā)了一種新型的環(huán)氧熱固塑料，該材料不僅具有超高強(qiáng)度和韌性，而且可再加工，解決了傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的脆性和不可回收性問題。通過創(chuàng)新的化學(xué)固化方法，利用含有硼酸酯的芳香二胺交聯(lián)劑和脂肪族單胺，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)相分離，極大提高了材料的延伸率和韌性。此外，材料中引入的動(dòng)態(tài)硼酸酯鍵使其能夠通過動(dòng)態(tài)鍵交換進(jìn)行再加工，即使在四次再加工后，材料的機(jī)械性能也未見明顯下降。這項(xiàng)工作為環(huán)氧樹脂的可持續(xù)發(fā)展提供了新的可能性，展示了在保持高機(jī)械性能和加工便利性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)熱固塑料的可回收性。未來的研究可以進(jìn)一步提高材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和拉伸強(qiáng)度，以滿足特定應(yīng)用的需求。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Reprocessable and ultratough epoxy thermosetting plastic

期刊：Nature Sustainability