《Polymer》：Balancing Mechanical Performance and Repair Ability of Epoxy and Its Composites via Dual Dynamic Mechanism
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环氧树脂互锁网络通过亚胺键和烯醇-酮动态键协同实现低温可逆修复，材料兼具高机械强度（拉伸强度100.32 MPa）和循环再生性（两次循环后强度保持75.54%）。研究揭示了双动态交换机制对材料可逆性的协同增强作用，并验证了其在碳纤维复合材料中有效剪切修复和室温碳纤维回收的应用潜力。
雷王|袁沐山|黄一森|陈阳|周胜泰|邹华为|罗寅福|衡正光|梁梅
四川大学高分子研究所先进聚合物材料国家重点实验室，成都610065
摘要
引入动态共价键为环氧树脂及其复合材料的再加工和修复提供了一种有前景的策略，其效果取决于动态交换的类型和程度。尽管结合多种机制越来越受到关注，但在大多数研究中，这些机制彼此独立，缺乏更有效的协同效应，并且通常表现出更差的机械性能以及更高的再加工温度。为了克服这些挑战，我们开发了一种含有协同双重动态交换机制的环氧玻璃化体及其复合材料。这是通过将含有亚胺的环氧树脂与含有乙烯基脲（VU）动态键的固化剂结合实现的，该固化剂设计有额外的胺基团，可以与这两种机制进行动态交换。所得样品表现出出色的机械性能，包括100.32 MPa的拉伸强度、125.07°C的玻璃化转变温度（Tg）和6.77%的伸长率。在Tg附近进行再加工后，经过两个循环，拉伸强度和断裂伸长率分别恢复到原始值的75.54%和52.14%。这些环氧玻璃化体及其复合材料通过双重动态交换机制最佳地平衡了高机械强度和结构可逆性。此外，这种设计还能够在室温下快速、无损地回收碳纤维，并有效修复碳纤维层，为设计更耐用的环氧材料和修复策略提供了见解。
章节摘录
引言
环氧树脂及其碳纤维复合材料因其卓越的物理和化学性能而受到高度重视，并已广泛应用于多个领域(1), (2), (3), (4), (5), (6), (7)。然而，与其他热固性聚合物类似，通过共价键形成的不可逆三维网络限制了它们的可修复性、可再加工性和可回收性。这一限制不仅缩短了材料的使用寿命，还加剧了...
材料
使用纯度大于98%的香草醛（TCI）、纯度大于98%的对氨基酚（TCI）和纯度大于98%的环氧氯丙烷（Adamas）。双酚A环氧树脂E51购自南通南星合成材料有限公司。叔丁基乙酰乙酸酯（95%）购自Aladdin Reagents有限公司。异佛尔酮二胺（IPDA，99%）和三乙烯四胺（TETA，99%）购自Aldrich有限公司。乙二醇（EG，99.5%）和氢氧化钠购自天津菩提化学有限公司。EGAA和EDT的合成及固化过程研究
图1展示了环氧树脂在固化过程中的合成过程和放热行为。图1f和1g显示了不同加热速率下的放热行为及DDEM的拟合结果。通过拟合并外推各种加热速率下的初始温度、峰值温度和最终温度，可以确定0 K/min下的放热行为。拟合结果如图1g所示，基于放热数据，固化温度总结在表1中。结论
我们合成了含有乙烯基脲键的胺类固化剂和含有亚胺键的环氧树脂，经过固化后制备出了具有双重动态交换机制的高性能环氧玻璃化体及碳纤维复合材料。通过设计胺基团的过量比例，我们将大量的游离伯胺引入了环氧玻璃化体的交联网络中。这些胺基团作为两种交换机制的反应位点，增强了动态交换能力。
资金来源说明
作者感谢国家自然科学基金（52303097）、国家聚合物材料工程重点实验室（Sklpme-2020-1-03和sklpme-2024-1-01）以及国家创新人才博士后计划（BX20190220）的支持。
作者贡献声明
衡正光：撰写 – 审稿与编辑。梁梅：项目管理。陈阳：监督。周胜泰：方法学研究。邹华为：项目管理。罗寅福：数据管理。雷王：撰写 – 初稿撰写，概念构思。袁沐山：数据管理。黄一森：方法学研究利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
致谢
我们感谢四川大学分析测试中心的王辉在SEM表征方面提供的帮助。
