川大王玉忠院士在含宽温域动态磷酸酯网络的火安全环氧树脂获进展

共价自适应性网络（ CANs ）能够在特定的外界刺激下发生化学键的可逆断裂和重构，这一特性为热固性树脂的回收和再加工提供了可能。同时， CANs 能够赋予这类热固性高分子素材一些新的功能特性，如可焊接、自修复及刺激响应行为。然而，相比于永久交联的热固性高分子素材， CANs 聚合物常面临机械性能、热稳定性等使用性能与动态交换活性难以平衡等问题，限制了其在高性能领域的使用。此外，不管是永久交联的化学网络，还是共价自适应性网络，以环氧树脂为代表的高分子素材易燃，燃烧时烟毒释放量大，存在不可漠视的火灾安全隐患。因此，如何提升具有 CANs 的环氧树脂的使用性能，同时保护其优异的动态响应特性，增强火安全性能，是亟待解决的一大难题。

四川大学王玉忠院士课题组报道了一种集优良力学性能、较高热稳定性和本征阻燃性能于一体的磷酸酯环氧类玻璃体高分子：在环氧树脂固化剂分子结构中引进动态磷酸酯键，构筑具有动态磷酸酯网络（ APNs ）的环氧类玻璃体高分子（ Vitrimer ）；通过调剂 APNs 与永久交联结构的占比，从而实现对素材力学性能、松懈行为和动态响应性能的同步调控。在室温下， Vitrimer 表现出与传统芳香胺固化环氧树脂相当的力学性能和热 稳定性能。在热转变温度以上， Vitrimer 可表现出优异的外形记忆、划痕 / 断面修复和多次重复加工行为，并且再加工后的热性能、阻燃性能得以保护。在素材燃烧温度下，磷酸酯基团的引进能够赋予环氧树脂阻燃性能，显著降低燃烧过程中的热、烟和毒性气体（以 CO 为例）的释放。

基于素材表现出的“宽温域”响应特性，作者利用该 Vitrimer 设计了一种火灾预警开关，其能够在高温或明火触发下通过外形的快速、多次可逆回复实现火灾预警。而得益于 Vitrimer 良好的阻燃和热稳定性，直接的火焰施加并不会对响应装置造成破坏。

这项工作弥补了传统的刺激响应高分子难以在高温下使用的缺陷，实现了共价自适应高分子素材在力学性能、热稳定性能与动态响应行为之间的平衡，为制备高性能共价自适应性高分子素材提供了一种新的构思。该研究以“ Adaptable Phosphate Networks towards Robust, Reprocessable, Weldable, and Alertable-Yet-Extinguishable Epoxy Vitrimer” 为题发表在 Research 上（文章链接： ）。四川大学为第一单位，化学学院王玉忠院士和陈力教授为该论文通讯作者，四川大学博士研究生逯佳慧为论文第一作者。感谢国家自然科学基金委经费支持。

来源：四川大学