近日，我院超支化聚合物團(tuán)隊(duì)張道洪教授聯(lián)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張宏俊教授、澳大利亞墨爾本大學(xué)苗孟河教授等在亞納米維度揭示超支化環(huán)氧樹(shù)脂增強(qiáng)增韌機(jī)理方面取得新的研究進(jìn)展，研究成果以“Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume”為題發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《Advanced Materials》（IF=29.4）。學(xué)院碩士研究生劉欣為論文第一作者，張道洪教授、張宏俊教授和苗孟河教授為論文的共同通訊作者，中南民族大學(xué)為論文的第一通訊單位。
圖1. Bn/DGEBA共聚物的增強(qiáng)增韌機(jī)制
環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、機(jī)械性能和工藝性能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電等領(lǐng)域。然而環(huán)氧樹(shù)脂的發(fā)展依然面臨著強(qiáng)度和韌性的矛盾、固化產(chǎn)物難以降解和循環(huán)利用等難題，限制了其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。為此，張道洪教授團(tuán)隊(duì)將超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引入環(huán)氧樹(shù)脂中，先后在超支化環(huán)氧樹(shù)脂的構(gòu)筑與結(jié)構(gòu)調(diào)控（Angew Chem, 2022, 61, e202211713; 2021, 60, 331；Chem Eng J: 2018, 334, 1371; 2020, 387,124071）、環(huán)氧樹(shù)脂的高效增強(qiáng)與增韌（Macromolecules, 2022, 55, 595; Chem Eng J: 2023, 465, 142998; 2023, 471, 144329; Prog Mater Sci 2022, 130, 100977）、以及環(huán)氧樹(shù)脂高效降解與回收(Nat Sustain, 2020, 3, 29; ACS Macro Lett, 2021, 10, 1113; Macromolecules, 2023, 56, 5290)等方面取得了系列成果。然而，如何通過(guò)調(diào)節(jié)超支化分子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)一步高效調(diào)控環(huán)氧樹(shù)脂的微觀(guān)缺陷，從自由體積尺寸與分布角度來(lái)理解和揭示協(xié)同增強(qiáng)增韌機(jī)理依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
本工作中，作者利用點(diǎn)擊化學(xué)技術(shù)將酰亞胺結(jié)構(gòu)引入環(huán)氧樹(shù)脂中，制備了一系列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可控的超支化聚酰亞胺環(huán)氧樹(shù)脂，該環(huán)氧樹(shù)脂能顯著同時(shí)提高通用環(huán)氧樹(shù)脂（DGEBA）的強(qiáng)度和韌性。通過(guò)正電子湮沒(méi)壽命譜學(xué)技術(shù)詳細(xì)研究并揭示了亞納米級(jí)自由體積尺寸與分布的降低和致密化機(jī)制，協(xié)同提升樹(shù)脂的強(qiáng)度和韌性。該研究為環(huán)氧樹(shù)脂的增強(qiáng)增韌機(jī)制提供了新的理解和認(rèn)識(shí)，為高性能可降解環(huán)氧樹(shù)脂的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了新的方法與途徑。
文章信息：Xin Liu, Huanghu Wu, Wei Xu, Yu Jiang, Junheng Zhang, Bangjiao Ye, Hongjun Zhang*, Sufang Chen, Menghe Miao*, Daohong Zhang*. Ultra-Strong and High-Tough Thermoset Epoxy Resins from Hyperbranched Topological Structure and Subnanoscaled Free Volume. Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202308434.
鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308434.
作者：姜宇 責(zé)編：張道洪 審核:祁帆 發(fā)布：顏俊琨 發(fā)布時(shí)間：2023-10-30
