第一作者：Wenxuan Wu, Haijun Feng
通讯作者：谢涛、郑宁
通讯单位：浙江大学
论文速览
环氧热固塑料因其卓越的可制造性和优异的机械性能，成为最广泛使用的塑料之一，在许多工业应用中得到应用。然而，交联聚合物网络使它们天生脆弱且不可回收，引发了可持续性问题。
在本研究中，我们通过创新固化化学，即聚合物中的交联过程，展示了具有结合高韧性和可再加工性的环氧热固塑料。具体来说，利用一锅法环氧固化机制，使用含有硼酸酯的芳香二胺交联剂和脂肪族单胺，胺的逐步反应实现了独特的纳米级相分离。结果，环氧热固塑料展示了最大延伸率为375%和拉伸韧性为108.4 MJ/m³，比传统同类产品高出一个数量级以上。
此外，引入的动态硼酸酯键赋予了热固塑料不寻常的再加工性，以延长使用寿命，同时在四个循环后其他性能并未显著下降。同时克服环氧热固塑料的两大主要瓶颈的可行性为回收和重塑其他工业相关塑料开辟了机会。
图文导读
图1：展示了环氧热固塑料的合成和机械性能。
图2：展示了环氧热固塑料的热机械和机械性能。
图3：展示了EP-25的微观结构表征和增韧机制。
图4：展示了EP-25的再加工性能。
总结展望
本研究成功开发了一种新型的环氧热固塑料，该材料不仅具有超高强度和韧性，而且可再加工，解决了传统环氧树脂的脆性和不可回收性问题。通过创新的化学固化方法，利用含有硼酸酯的芳香二胺交联剂和脂肪族单胺，实现了纳米级相分离，极大提高了材料的延伸率和韧性。此外，材料中引入的动态硼酸酯键使其能够通过动态键交换进行再加工，即使在四次再加工后，材料的机械性能也未见明显下降。这项工作为环氧树脂的可持续发展提供了新的可能性，展示了在保持高机械性能和加工便利性的同时，实现热固塑料的可回收性。未来的研究可以进一步提高材料的玻璃化转变温度和拉伸强度，以满足特定应用的需求。
文献信息
标题：Reprocessable and ultratough epoxy thermosetting plastic
期刊：Nature Sustainability