综述：玻璃态材料的反应挤出：简要综述

《Sustainable Materials and Technologies》：Reactive extrusion of vitrimers: A short review

动态共价聚合物网络（vitrimers）通过可逆键交换实现热塑性和可回收性，反应挤出（REX）技术为规模化加工提供了新途径。本文系统综述了酯交换、硼烷交换、二硫键、硅醚键及脲基等动态键系统在反应挤出中的整合策略，探讨工艺参数（交联密度、催化剂、相行为）对材料性能（热稳定性、机械强度、可重复加工性）的影响，提出预 vitrimers 形成和复合网络设计等解决方案，为可持续材料开发奠定理论基础。

　　近年来，随着可持续发展和循环经济理念的不断深化，科学家们对新型聚合物材料的研究持续升温。在这一背景下，vitrimers（一种动态共价聚合物网络）因其独特的性能引起了广泛关注。vitrimers结合了热固性材料的机械强度与热塑性材料的可再加工性，使其在环境友好型材料开发中展现出巨大潜力。然而，如何实现vitrimers的大规模生产仍然是一个关键挑战。对此，反应挤出（Reactive Extrusion, REX）作为一种连续、无溶剂的加工方法，被认为是合成和再加工vitrimers的有效途径。

反应挤出技术的核心在于利用挤出机的热、剪切力和混合能力，实现聚合物的化学反应与物理成型过程的同步进行。传统挤出机主要作为物理加工工具，而REX则将挤出机转变为一种水平、连续的化学反应器。通过在挤出过程中引入反应性组分，如交联剂、催化剂或功能化单体，可以实现聚合物网络的动态重组。这一过程不仅降低了生产成本，还减少了对环境的负担，特别是在减少废物和实现材料回收方面。

vitrimers的动态共价键交换机制是其能够实现热塑性再加工性的关键。这种机制允许材料在加热条件下发生结构重组，同时保持网络的整体稳定性。目前，研究者们已经开发出多种动态键系统，包括酯交换、二氧硼烷交换、二硫键交换、硅醚交换以及乙烯基氨基甲酸酯交换。这些不同的键类型决定了vitrimers在不同应用中的性能表现，如热稳定性、机械强度和可回收性。通过反应挤出技术，这些动态键可以在连续生产过程中实现，从而提高生产效率和材料性能。

在实际应用中，反应挤出不仅能够用于合成新的vitrimers，还可以用于再加工已经固化的材料。例如，某些vitrimers在适当的温度下可以表现出显著的应力松弛和粘度降低特性，使其能够在挤出过程中重新塑形。然而，这一过程也面临诸多挑战，如反应时间的限制、材料降解的风险以及交联密度的控制。为了解决这些问题，研究者们提出了“预-vitrimer”概念，即在挤出前进行部分交联，从而在后续加工中实现更好的形状控制和材料性能保持。

在工业应用方面，反应挤出为vitrimers的规模化生产提供了可行的路径。特别是在聚烯烃、聚酯以及生物基材料的加工中，反应挤出展现出独特的适应性和优势。例如，通过在挤出过程中引入可逆的酯键，可以制备出具有优异热稳定性和可再加工性的聚酯基vitrimers。同样，二氧硼烷交换反应则为聚烯烃的再加工提供了新的思路，通过控制反应条件，实现材料的高交联密度和良好性能。

此外，反应挤出技术还被用于生物基材料的加工，如利用天然原料制备的环氧树脂vitrimers。这类材料不仅在性能上可以媲美传统热固性材料，而且在加工过程中减少了对环境的负面影响。通过合理设计反应体系和优化加工参数，研究人员成功实现了生物基vitrimers的连续生产，为未来可持续材料的发展奠定了基础。

然而，反应挤出在vitrimers中的应用仍处于初步阶段，许多研究还处于实验室层面。这主要是因为vitrimers的化学性质、物理行为以及加工条件之间的复杂相互作用，使得大规模生产和工业应用面临诸多技术障碍。例如，不同动态键的反应速率和活化能差异较大，影响了材料的加工性能和最终质量。同时，聚合物与交联剂之间的相容性也是影响反应挤出效率的重要因素，特别是在涉及生物基材料或含有多种功能基团的聚合物时。

尽管存在挑战，反应挤出在vitrimers领域的应用前景依然广阔。通过进一步优化催化剂体系、改进预-vitrimer策略以及开发多动态键网络，可以有效提升反应挤出的可行性。此外，研究者们还探索了不同加工设备对反应过程的影响，如双螺杆挤出机的设计和操作参数调整，以实现更高效的材料加工。

未来，随着对vitrimers及其反应挤出技术研究的深入，这一领域有望实现更大的突破。特别是在提高材料的可回收性、降低加工能耗以及拓展应用范围方面，反应挤出技术将发挥重要作用。通过结合材料科学、化学工程和过程优化，vitrimers有望成为传统热固性材料的可持续替代品，为工业界提供更环保、更高效的材料解决方案。