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本文是关于动态共价化学(DCC)在热固性材料应用的综述。阐述了 DCC 应用于块状热固性材料设计与开发的主要策略,分析其工业应用的关键障碍,并从发展路径 “接近市场” 程度提供实现大规模突破性应用的路线图。
动态共价化学(DCC)与热固性材料概述
动态共价化学(Dynamic Covalent Chemistry,DCC)为热固性材料带来了新的发展方向。热固性材料一旦成型,难以通过传统方式再加工和回收,而 DCC 的出现,让开发出热(再)加工以及可回收的聚合物网络成为可能,这对新一代热固性材料而言极具吸引力。
DCC 在热固性材料中的应用策略
在热固性材料的设计与开发中,DCC 有着多种应用策略。学术领域对 DCC 兴趣高涨,几乎各种能想到的 DCC 平台都被尝试应用于热固性材料配方中。从 “接近市场” 的角度来看这些聚合物设计策略和相关化学,不同的策略有着不同的发展路径。有些策略在实验室表现良好,但距离大规模工业应用还有一定距离;而有些策略则更具潜力快速实现工业化。
DCC 应用于热固性材料面临的工业障碍
尽管 DCC 在学术研究方面取得了众多成果,但目前动态或可逆共价聚合物网络在工业上的应用却很少。这背后存在着诸多关键障碍。例如,在材料性能方面,如何确保引入 DCC 后,热固性材料在保持可再加工性和可回收性的同时,不降低其机械性能、耐热性等关键性能指标,是一个亟待解决的问题。在生产成本上,DCC 相关的化学原料和合成工艺可能较为复杂,导致成本较高,限制了其在工业上的大规模应用。此外,工业生产需要稳定、大规模的生产流程,而目前 DCC 相关技术在规模化生产的稳定性和工艺控制上还存在挑战。
实现 DCC 在热固性材料大规模应用的路线图
为了实现 DCC 在热固性材料领域的大规模突破性应用,需要制定清晰的路线图。这一路线图基于对不同聚合物设计策略和相关化学发展路径的分析。一方面,对于那些距离市场较近的策略,应加快从实验室到工业生产的转化,优化生产工艺,降低成本,提高材料性能的稳定性。另一方面,对于那些仍处于研究初期的策略,需要加大研究投入,进一步探索其在热固性材料中的潜力,解决关键技术难题,使其逐渐向工业化迈进。通过这样的方式,有望推动 DCC 在热固性材料领域从学术研究走向广泛的工业应用,为热固性材料行业带来新的发展机遇。