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江南大學馬松琪教授團隊 Macromolecules:新潛伏固化機制實現單組分環氧室溫超長儲存、中低溫快固化
2024-11-16  來源:高分子科技

  環氧樹脂具有優異的熱/力學性能、尺寸穩定性、耐化學品性、加工性能等,被廣泛應用于涂料、膠黏劑、電子封裝材料、復合材料等領域,全球年產量近400萬噸。環氧樹脂在固化前是小分子或低聚物,普遍需與固化劑(也稱硬化劑或交聯劑)發生固化反應形成三維交聯網絡結構才能表現出優異性能。由于混合后會發生固化反應,環氧樹脂與固化劑需分開儲存,現配現用(稱為雙組分環氧樹脂體系),導致操作繁瑣、產品質量不穩定、適用期短、材料易浪費。基于潛伏固化劑或促進劑的單組分環氧樹脂體系可解決上述問題。然而實現單組分環氧體系室溫長期儲存(≥6個月)、中低溫(≤130℃)快速固化,仍面臨巨大挑戰,急需發展新潛伏固化機制,以滿足高儲存穩定性和提效降耗的發展需求。


  近期,江南大學化學與材料工程學院馬松琪教授團隊報道了一種新潛伏固化機制:動態交聯-可控溶解,實現了單組分環氧體系室溫超長期儲存、中低溫快速固化,如圖1所示。具體通過Diels-Alder加成反應的動態交聯使能溶于環氧樹脂的高活性胺類固化劑轉變成不溶的無活性固化劑,實現單組分環氧樹脂體系在室溫下的超長時間儲存(理論上永遠不會交聯);當對其進行加熱(如100℃以上),動態交聯的固化劑發生逆Diels-Alder反應而解交聯,并溶于環氧樹脂而恢復高固化活性,實現中低溫下的快速固化。


圖1動態交聯-可控溶解潛伏固化機制示意圖


圖2 動態交聯潛伏固化劑的制備及表征


圖3 單組分環氧體系的潛伏和固化性能


圖4單組分環氧固化物制備及性能


  該研究不僅發展了一種新潛伏固化機制,實現了單組分環氧體系的室溫超長時間儲存和中低溫快速固化,同時為動態交聯化學提供了一種新的應用。該工作以“Dynamic Cross-Linking Chemistry Enables Advanced One-Component Thermosets”為題發表在《Macromolecules》上(Macromolecules, 2024, 57, 9950-9959)。文章第一作者江南大學化學與材料工程學院碩士生李發林,通訊作者為馬松琪教授。該研究得到國家自然科學基金和無錫市太湖人才計劃的支持。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c02009 

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(責任編輯:xu)
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