高韧性、多功能环氧树脂!哈工大新型改性树脂设计
广泛应用的传统热固性环氧树脂由于其优越的特性,如出色的稳定性、机械可靠性等,在新材料方面被广泛应用。然而,脆性仍然是其广泛应用中的薄弱点。近年来,高性能环氧树脂的设计及制备如高韧性的环氧树脂仍是需要深入研究的热点课题。
哈尔滨工业大学化工与化学学院胡桢教授团队长期从事复合材料领域高性能增强体的研究工作。在此,开发了一种通过硫醇-环氧点击化学将邻苯二酚基团引入聚合物结构的合成策略,将共价键和铁-邻苯二酚金属配位键相结合,建立了由两类交联组成的材料。环氧树脂保留了可与商业树脂相媲美的有利的热性能,机械测试显示设计的环氧树脂表现出很高的延伸性,例如它可以被拉伸到100%以上,断裂强度为31.16兆帕,同时在50%的应变下经过5个循环后拉伸强度可以保持90.53%。与此同时,该材料还展现了良好的光热转换,以及对热或光等特定环境变化响应的形状记忆性能。这些行为进一步强调了动态坐标键在制备多功能环氧树脂材料中的效用,这可能会被应用于智能设备和先进材料。
通过拉伸实验来描述邻苯二酚改性的环氧树脂的机械性能(图1),在应变为50%的情况下, 5次加载-卸载循环后样品仍能保持90%以上的抗拉强度。

图1 改性环氧树脂样品的力学性能表征及循环拉伸性能结果图
同时发现改性后的环氧树脂具有一定的光热转换能力,循环5次辐照之后,热转换性能没有明显的下降。另外还进行了根据其光热和形状记忆特性设计了一个紫外线反应灯泡开关,由于其良好的韧性,可以设计成任何形状(图2)。利用光热效应,通过为目标应用选择合适的光源,不仅可以改变紫外线波段的可调节响应性,也可以改变可见光波段的响应性。这表明所设计的邻苯二酚改性环氧树脂是一种非常有前途的智能材料基体,可以构建具有可调控功能的设备。

图2 光热和形状记忆特性性能测试
该工作以“Catechol-Modified Epoxy Backbones for Multifunctional and Ultra-Tough Thermoset”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上(Chem. Eng. J. 455 (2023) 140889)。论文第一作者为哈尔滨工业大学化工与化学学院博士生沈一博,通讯作者为胡桢教授。
版权声明:复材云集尊重版权并感谢每一位作者的辛苦付出与创作;除无法溯源的文章,我们均在文末备注了来源;如文章视频、图片、文字涉及版权问题,请第一时间联系我们,我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容!