近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院教師張侃教授課題組在國(guó)際化學(xué)頂級(jí)期刊Angew上在線(xiàn)發(fā)表題為Recyclable, Highly Thermally Stable and Intrinsically Flame Retardant Bio-Based Polybenzoxazine Vitrimers Enabled by Dual Dynamic Covalent Bonds的最新研究成果。江蘇大學(xué)為該論文的唯一完成單位，材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生楊譯、陸寅為共同第一作者，張侃為論文通訊作者。
類(lèi)玻璃體作為兼具力學(xué)強(qiáng)度、可加工與可降解性的新興材料，近年來(lái)在高分子科學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，傳統(tǒng)類(lèi)玻璃體材料普遍存在合成原料不可持續(xù)、低耐熱、易燃等多重技術(shù)瓶頸，嚴(yán)重制約其在航空航天、電子封裝等高端領(lǐng)域的應(yīng)用。針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)基于苯并噁嗪靈活的分子可設(shè)計(jì)性，首次構(gòu)筑了含亞胺與硅醚雙重動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的聚苯并噁嗪交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。以生物基香草醛和二胺為原料，通過(guò)分子層面精準(zhǔn)合成同時(shí)含亞胺鍵與硅醚鍵的苯并噁嗪?jiǎn)误w，成功制備出一類(lèi)兼具高耐熱、本征阻燃、可回收以及可降解特性的全生物基聚苯并噁嗪類(lèi)玻璃體。該材料展現(xiàn)出卓越的綜合性能，其10%熱失重溫度高達(dá)361.7 ℃，炭化率為 61.4%，阻燃等級(jí)達(dá)到UL-94 V-0級(jí)，極限氧指數(shù)高至31.2%，且可在堿性條件下6小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全降解。機(jī)理研究表明，亞胺鍵作為“犧牲單元”在堿性條件下優(yōu)先斷裂，賦予材料快速降解能力；硅醚鍵則兼具高溫可交換性與燃燒成炭特性，既可保障材料重復(fù)加工性能，又能在燃燒時(shí)原位生成致密二氧化硅保護(hù)層，協(xié)同發(fā)揮凝聚相阻燃與氣相抑燃雙重機(jī)制。基于苯并噁嗪化學(xué)的雙重動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵協(xié)同效應(yīng)首次實(shí)現(xiàn)了高熱穩(wěn)定、本征阻燃、可重塑、可降解四種競(jìng)爭(zhēng)性能的統(tǒng)籌兼顧。
該研究工作拓寬了可持續(xù)類(lèi)玻璃體材料體系，建立了一種新型分子設(shè)計(jì)范式以協(xié)調(diào)熱固性材料的可回收性、耐熱性和防火安全等性能平衡，有效地解決了傳統(tǒng)熱固性塑料固有的報(bào)廢管理挑戰(zhàn)，為高性能、多功能、全生命周期綠色的下一代熱固性材料開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)與技術(shù)路徑。（材料科學(xué)與工程學(xué)院）
原文鏈接：http://doi.org/10.1002/anie.8806571
