基于酯交换反应的玻璃化体的深入研究：重点关注其湿热老化稳定性

《Journal of Applied Polymer Science》：A Critical Examination of Transesterification-Based Vitrimer With a Focus on Hygrothermal Aging Stability

本研究探讨含三唑环二烯酮（TBD）的环氧基维里默在湿热老化下的性能演变机制。通过密度泛函理论计算和ISO 175水密性评估，揭示了TBD催化酯键水解降低反应势垒（18.99 kcal/mol vs 29.98 kcal/mol），导致交联密度下降9.0%，机械及介电性能劣化，为维里默材料耐候性优化提供新依据。

　　

摘要

玻璃态聚合物通过利用动态共价键来实现可再生性、可回收性和自修复性，在复合材料、粘合剂和电子器件等领域具有巨大潜力；然而，这种动态特性也是一把双刃剑，可能会在湿热环境下影响其长期稳定性，而相关系统的研究仍较为缺乏。为填补这一空白，本研究探讨了基于环氧树脂的玻璃态聚合物在湿热老化过程中的性能变化及其劣化机制。该聚合物采用酐固化体系制备，并以三氮杂双环癸烯（TBD）作为酯交换催化剂。经过85°C/85%相对湿度条件下的504小时老化后，其玻璃化转变温度从135°C降至124°C，交联密度降低了9.0%，同时机械性能和介电性能均出现下降。密度泛函理论计算表明，动态共价键水解的速率决定步骤的反应能垒（18.99 kcal/mol）低于未催化的酯水解（29.98 kcal/mol），这表明TBD会加剧酯键水解，从而破坏交联网络并导致性能劣化。此外，本研究还根据ISO 175标准评估了材料的耐水性，并探讨了基于TBD的增强策略。研究结果证实，玻璃态聚合物在湿热老化过程中的性能劣化是由于催化剂促进了酯键水解，强调了在动态特性与耐湿热性能之间寻求平衡的必要性，为下一代玻璃态聚合物的研发提供了新的指导原则。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。