高性能生物基环氧Vitrimers：可调热力学性能、机械性能与可回收性的创新研究

本文推荐一种基于生物基的高性能环氧Vitrimers（GTV-4），通过动态亚胺键（imine bonds）实现共价自适应网络（CANs）的可调性能。该材料结合软性脂肪族环氧单体（Gte）与刚性芳香族环氧单体（Tmte），展现出卓越的玻璃化转变温度（91.1 °C）、拉伸强度（73.4 MPa）及可回收性，同时具备自修复、形状记忆功能。其碳纤维增强聚合物可降解回收，为环保型工程材料设计提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过甘油三缩水甘油醚（Gte）与三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油醚（Tmte）的共聚，结合含亚胺键的生物基固化剂，开发了高性能环氧Vitrimer（GTV-4）。动态亚胺键（C=N）通过亚胺交换反应（imine metathesis）实现网络重排，赋予材料自修复、形状记忆及可降解性（Scheme 2）。

Materials

实验材料包括甘油三缩水甘油醚（Gte）、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油醚（Tmte）、香草醛（vanillin）及碳纤维织物（0/90°编织）。

Synthesis, thermal and mechanical properties of epoxy vitrimer

GTV的合成路线如Scheme 1所示。FTIR和¹H NMR证实亚胺键形成。通过调整Gte/Tmte比例，可调控交联密度，使GTV-4的玻璃化转变温度（T_g）达91.1 °C，拉伸强度73.4 MPa，杨氏模量1069 MPa，断裂伸长率7%。

Conclusions

GTV-4成功平衡了机械强度与可回收性，其碳纤维复合材料可在乙二胺（EDA）溶剂中降解，实现纤维无损回收。该生物基配方为石油基环氧体系提供了环保替代方案。

CRediT authorship contribution statement

作者贡献声明：王德义（De-Yi Wang）负责综述与概念设计；周美慧（Mei-Hui Zhou）完成实验与初稿；其他作者参与数据分析和可视化。

Data availability

数据可根据需求提供。

Declaration of Competing Interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgments

感谢中西先进材料技术联合研究中心（2023YFE0116500）的支持。