熱固性樹脂是輕量化汽車、航天航空器、風電、太陽能電池、電子電器等關鍵結構材料之一。由于永久交聯，傳統熱固性材料回收難，造成環境污染與資源浪費，各國相繼出臺了“誰生產誰回收”等嚴厲政策。基于動態可逆共價鍵發展易回收（降解回收與重塑回收）熱固性樹脂，具有保護環境和節約資源雙重功效，是高分子領域重要發展方向之一。然而由于動態可逆共價鍵的存在，使得易回收熱固性樹脂普遍在較低溫度下即會發生蠕變，導致尺寸穩定性差，從而限制了其在結構材料中的應用。
為此，在該論文中，作者合成了兼具穩定性與可逆性質的動態腙（C=N-N=C）結構，發展了基于腙結構的新型可重塑熱固性樹脂，初始蠕變溫度可達~105 ℃。首先，以木質素衍生物香草醛為原料，利用其結構中醛基與肼的反應制備含有腙基的二酚，進而環氧化得到含腙鍵的環氧單體HBE（圖1）。其次，分別使用柔性固化劑聚醚胺D400和剛性固化劑異佛爾酮二胺（IPDA）固化制備出玻璃化轉變溫度分別為76 ℃和146 ℃的可重塑熱固性樹脂(HBE-D400和HBE-IPDA)，初始蠕變溫度可達~105 ℃（圖2），說明蠕變不受玻璃化轉變溫度控制；繼續升高溫度，樹脂又可發生松馳，從而擁有重塑回收性能。小分子模型研究發現，動態腙本身在100 ℃下不發生動態交換反應，說明了高溫抗蠕變性能主要由動態腙本身決定（圖3）。此外，腙鍵的引入還賦予了該種可重塑熱固性樹脂優異的可控降解回收性、抗菌性及熱機械性能。相關工作發表在J. Mater. Chem. A, 2020, DOI:10.1039/D0TA01419B（論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0TA01419B）上。
圖1 a) HBP和b) HBE的合成路線
圖2 a) HBE-D400和DER331-D400, b) HBE-IPDA在不同溫度下的蠕變曲線；蠕變測試中c)不發生蠕變和d)發生蠕變的示意圖
圖3 a) 腙鍵交換反應示意圖; b)模型化合物DBH和BMH及兩者在100℃和150℃反應后的GC-MS譜圖