文章重要内容

       动态共价聚合物网络虽为热固性树脂回收提供了途径，但其动态键导致高温抗蠕变性和稳定性不足。中国科学院宁波材料所高分子与复合材料实验室精细化工团队以生物基原料制备了缩醛胺/亚胺杂化网络材料，在保持70 MPa拉伸强度和120 °C玻璃化转变温度的同时，初始蠕变温度达120 °C。该材料可酸性降解和热压再加工，为兼具高温稳定性和可回收性的生物基热固性树脂提供了新思路。

文章背景

       热固性树脂凭借其稳定的三维交联网络结构，具备优异的机械强度、耐热性与耐久性，被广泛用于高端复合材料、电子封装等领域。然而，这种永久交联结构也导致材料难以回收利用，废弃物通常依赖填埋或焚烧处理，带来严重的环境压力与资源浪费问题。因此，发展可回收再加工的热固性树脂，成为突破其可持续发展瓶颈的关键。动态共价聚合物网络通过在交联网络中引入可逆交换化学键，赋予材料重塑回收的能力。然而，动态键的引入往往会导致材料高温稳定性和抗蠕变性能下降，难以满足实际应用中对尺寸稳定性和耐久性的苛刻要求。因此，如何设计并合成同时兼具高温稳定性与可回收性的热固性树脂，已成为该领域面临的重要挑战。

文章概述

       近期，中国科学院宁波材料所精细化工团队以生物基香草醛和L-赖氨酸二异氰酸酯为原料，通过醛胺缩合反应成功构建了缩醛胺/亚胺杂化的动态共价交联聚合物网络(图1a)。研究显示该材料具有良好的热学与力学性能，其玻璃化转变温度超过120 °C，拉伸强度约为70 MPa (图1b, 1c)。TTS蠕变实验结果表明，该材料在高达120 °C时仍无明显蠕变，表现出优异的高温抗蠕变性(图1d, 1e)。

图1 (a)动态缩醛胺/亚胺共价交联聚合物的合成和网络结构示意图; (b) DSC曲线; (c) 应力-应变曲线; (d) PBVEL和(f) PBVB的TTS蠕变曲线。

 研究团队进一步考察了材料的动态特性。应力松弛实验表明，该材料在150-180 °C下可发生有效的网络拓扑重排(图2a, 2b, 2c)，从而能在150 °C、10 MPa条件下通过热压1 h实现再加工，且再生树脂的化学结构与性质得到良好保持(图2d)。此外，材料中的动态缩醛胺键和亚胺键在酸性条件下可实现完全降解(图2e, 2f)。该工作通过刚性网络结构与缩醛胺/亚胺杂化动态键的协同设计，使材料兼具卓越的高温稳定性和优异的可回收降解性，为突破高性能热固性树脂的可持续发展难题提供了新方案。

图2 (a)亚胺键和缩醛胺键的可逆交换机制; (b) PBVEL的应力松弛曲线; (c) PBVB的应力松弛曲线；(d) PBVEL和PBVB热压加工前后的照片; (e) 亚胺键和缩醛胺键的酸催化降解机理; (f) PBVEL在50 °C、1 mol/L HCl丙酮/水(5/5, V/V)溶液中的降解实验照片。

中国科学院宁波材料所/宁波大学联合培养硕士研究生胡宏运为上述工作的第一作者，宁波材料所助理研究员于震博士、刘艳林副研究员为共同通讯作者。

引用本文

胡宏运, 于震, 倪金平, 汤兆宾, 刘艳林. 高温抗蠕变生物基缩醛胺/亚胺杂化动态共价交联聚合物. 高分子学报, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25168.Hu, H. Y.; Yu, Z.; Ni, J. P.; Tang, Z. B.; Liu, Y. L. Elevated-temperature creep-resistant bio-based aminal/imine hybrid dynamic covalent cross-linked polymers. Acta Polymerica Sinica, doi:10.11777/j.issn1000-3304.2025.25168.