熱固性樹脂具有優(yōu)異的機(jī)械性能、熱學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、加工性能以及化學(xué)穩(wěn)定性等，在電子封裝材料、復(fù)合材料、膠粘劑及涂料等領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用。然而由于高度化學(xué)交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)，熱固性樹脂很難回收，同時(shí)也影響了其下游產(chǎn)品包括碳纖維復(fù)合材料、電子產(chǎn)品等的回收。針對(duì)這個(gè)問題，馬松琪研究員等人近年來做了大量工作，他們通過分子設(shè)計(jì)，在熱固性樹脂的分子結(jié)構(gòu)中引入可控降解結(jié)構(gòu)和可逆共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)樹脂的易回收性，取得了系列進(jìn)展（Prog. Polym. Sci., 76, 65-110, 2018；ACS Sustain. Chem. Eng.,5(6): 4683-4689, 2017；Macromolecules, 49(10), 3780–3788, 2016；Macromolecules, 48(19), 7127–7137, 2015）。
近日，馬松琪研究員等人以原料豐富、可持續(xù)的木質(zhì)素衍生物香草醛為原料，合成了一種生物基三醛基單體，進(jìn)而通過與二胺單體之間的席夫堿反應(yīng)制備了系列希夫堿熱固性樹脂TFMP-M、TFMP-P、TFMP-H（如圖1）。由于希夫堿鍵的存在，該類熱固性樹脂展現(xiàn)出了優(yōu)異的熱延展性，在180℃熱壓下，10分鐘內(nèi)就可重新加工成型回收（如圖2），并且在重塑后，基主體化學(xué)結(jié)構(gòu)能夠保持，力學(xué)性能沒有明顯的下降；同時(shí)可在溫和酸性條件下水解，實(shí)現(xiàn)了熱固性樹脂的降解以及單體的回收（如圖3）。同時(shí)該希夫堿熱固性樹脂解決了已報(bào)道的可延展性熱固性樹脂熱學(xué)、力學(xué)性能低的問題，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)～178℃，拉伸強(qiáng)度達(dá)～69MPa，拉伸模量達(dá)～1925MPa。并且在結(jié)構(gòu)中引入了有機(jī)磷結(jié)構(gòu)，解決了熱固性樹脂易燃的問題，所得希夫堿熱固性樹脂具有優(yōu)異的阻燃性，垂直燃燒試驗(yàn)達(dá)到了V-0和V-1級(jí)別，有限氧指數(shù)在30%附近。據(jù)悉，該工作首次同時(shí)解決了熱固性樹脂的回收難問題和易燃問題，豐富了熱固性樹脂結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系理論，同時(shí)為新型熱固性樹脂的設(shè)計(jì)提供新的思路。
該成果發(fā)表在Macromolecules（DOI: 10.1021/acs.macromol.8b01601）上，論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b01601。論文第一作者為博士生王勝，通訊作者為馬松琪研究員、朱錦研究員。
該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（51773216、51473180、51603221），中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員 (2018335)，和中國(guó)工信部民用飛機(jī)專項(xiàng)（MJ-2015-H-G-103）資助。
魯ICP備2021047099號(hào)