??傳統(tǒng)熱固性樹脂具有高度穩(wěn)定的共價鍵交聯(lián)結(jié)構(gòu),很難實現(xiàn)再加工利用,因而造成極大的環(huán)境污染。相反,具有動態(tài)重組性的可逆動態(tài)共價鍵能夠賦予交聯(lián)聚合物良好的可加工性、回收性和其他優(yōu)異的性能,使其在航空航天、生物醫(yī)學和建筑等領域擁有更大的應用潛力。
針對上述問題,西安交通大學張彥峰研究員與西北工業(yè)大學顧軍渭教授團隊,利用二胺與甲醛之間一步縮合反應制備了一種半縮胺醛動態(tài)共價網(wǎng)絡(HDCN),該反應具有無需催化劑、反應快、100%原子利用率、原料易得且室溫即可反應的特點。制備得到的熱固樹脂采用粉碎-熱壓的方法可以進行可塑加工,且成型的樣品具有良好的形狀記憶性能、自修復性能、可循環(huán)回收和耐溶劑性。其中,利用4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)與甲醛制備的HDCN具有較強的力學性能:其楊氏模量和拉伸強度分別為1.6GPa和60MPa;其形狀回復率能夠達93.5%,自修復后材料的力學性能能夠恢復至修復前的95%以上。另外,通過向體系中引入不同含量的聚醚胺(PEDA)能夠調(diào)節(jié)材料的力學性能同時改變加工條件。當PEDA的摩爾含量為胺總量的30%時,其楊氏模量和拉伸強度仍然能保持在0.8GPa和35MPa之上;并且,其形狀恢復速率較純MDA體系明顯加快:30s內(nèi)就可以完成形狀的恢復,同時形狀回復率仍能保持在95%。
上述成果以論文形式發(fā)表在《ACS大分子快報》(ACS Macro Letter)期刊,題目為《基于室溫下甲醛與二胺間無催化劑、無溶劑的一步縮合反應制備的可調(diào)、可加工形狀記憶材料》(Tunable and Processable Shape-memory Materials Based on Solvent-Free, Catalyst-free Polycondensation between Formaldehyde and Diamine at Room Temperature)。論文共同第一作者為西安交通大學理學院雷恒鑫和中國工程物理研究院王勝男,西安交通大學張彥峰研究員和西北工業(yè)大學顧軍渭教授為共同通訊作者。
該研究工作得到了國家自然科學基金,西安交通大學“青年拔尖計劃”和西安市科技局重點實驗室建設項目資助。
論文鏈接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsmacrolett.9b00199
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