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江南大学马松琪教授团队 Macromolecules：新潜伏固化机制实现单组分环氧室温超长储存、中低温快固化

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-11-16 10:29

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环氧树脂具有优异的热/力学性能、尺寸稳定性、耐化学品性、加工性能等，被广泛应用于涂料、胶黏剂、电子封装材料、复合材料等领域，全球年产量近400万吨。环氧树脂在固化前是小分子或低聚物，普遍需与固化剂（也称硬化剂或交联剂）发生固化反应形成三维交联网络结构才能表现出优异性能。由于混合后会发生固化反应，环氧树脂与固化剂需分开储存，现配现用（称为双组分环氧树脂体系），导致操作繁琐、产品质量不稳定、适用期短、材料易浪费。基于潜伏固化剂或促进剂的单组分环氧树脂体系可解决上述问题。然而实现单组分环氧体系室温长期储存(≥6个月)、中低温(≤130℃)快速固化，仍面临巨大挑战，急需发展新潜伏固化机制，以满足高储存稳定性和提效降耗的发展需求。

近期，江南大学化学与材料工程学院马松琪教授团队报道了一种新潜伏固化机制：动态交联-可控溶解，实现了单组分环氧体系室温超长期储存、中低温快速固化，如图1所示。具体通过Diels-Alder加成反应的动态交联使能溶于环氧树脂的高活性胺类固化剂转变成不溶的无活性固化剂，实现单组分环氧树脂体系在室温下的超长时间储存（理论上永远不会交联）；当对其进行加热（如100℃以上），动态交联的固化剂发生逆Diels-Alder反应而解交联，并溶于环氧树脂而恢复高固化活性，实现中低温下的快速固化。

图1动态交联-可控溶解潜伏固化机制示意图

图2 动态交联潜伏固化剂的制备及表征

图3 单组分环氧体系的潜伏和固化性能

图4单组分环氧固化物制备及性能

该研究不仅发展了一种新潜伏固化机制，实现了单组分环氧体系的室温超长时间储存和中低温快速固化，同时为动态交联化学提供了一种新的应用。该工作以“Dynamic Cross-Linking Chemistry Enables Advanced One-Component Thermosets”为题发表在《Macromolecules》上（Macromolecules, 2024, 57, 9950-9959）。文章第一作者为江南大学化学与材料工程学院硕士生李发林，通讯作者为马松琪教授。该研究得到国家自然科学基金和无锡市太湖人才计划的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c02009

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