近日,，我院在構(gòu)筑高強(qiáng)高韌可降解環(huán)氧樹脂方面取得新的研究進(jìn)展,，研究成果在國(guó)際TOP期刊《Nature Communications》上發(fā)表了題為“Closed-Loop Recycling of Tough Epoxy Supramolecular Thermosets Constructed by Hyperbranched Topological Structure”的高水平研究性論文（原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49272-3）,。我院張俊珩副教授為論文第一作者,，張俊珩副教授,、張宏俊教授和張道洪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,。
環(huán)氧樹脂具有優(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，但環(huán)氧樹脂依然面臨強(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,。為此，中南民族大學(xué)超支化聚合物團(tuán)隊(duì)將超支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引入環(huán)氧樹脂中,，先后在超支化環(huán)氧樹脂的構(gòu)筑與結(jié)構(gòu)調(diào)控（Chem. Eng. J: 2018, 334, 1371; Polymer, 2019, 164, 154; Prog. Mater. Sci. 2022, 130, 100977）,、環(huán)氧樹脂的高效增強(qiáng)與增韌（Adv. Mater.,2024, 36, 2308434; ACS Macro Lett, 2021, 10, 1113; Macromolecules, 2022, 55, 595; Chem. Eng. J.: 2023, 465, 142998; 2023, 471, 144329）、以及環(huán)氧樹脂高效降解與回收（Nat. Sustain., 2020, 3, 29; Green Chem., 2022, 24, 6900; Macromolecules, 2023, 56, 5290; ACS Sustain. Chem. Eng., 2023, 11, 11077）等方面取得了系列成果,，系統(tǒng)總結(jié)了生物基超支化環(huán)氧樹脂的制備方法及循環(huán)利用策略（Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 624）,。該工作提出基于超支化分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)筑了含有氫鍵交聯(lián)、動(dòng)態(tài)酯交換和動(dòng)態(tài)亞胺交換超分子網(wǎng)絡(luò)的可閉環(huán)回收環(huán)氧樹脂（圖1）,，賦予了環(huán)氧樹脂高強(qiáng)度,、高模量、高韌性,，力學(xué)性能全面超越了商業(yè)化的雙酚A型環(huán)氧樹脂,。超分子環(huán)氧樹脂的高強(qiáng)度和高韌性源于超分子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)模擬計(jì)算,，進(jìn)一步揭示了超分子環(huán)氧樹脂的氫鍵解離重組過(guò)程及運(yùn)動(dòng)機(jī)制,。具有高度支化結(jié)構(gòu)的超支化聚合物實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹脂自由體積孔尺寸的降低和致密化，賦予材料高強(qiáng)度,；超支化聚合物誘導(dǎo)形成的高密度氫鍵通過(guò)在外力作用下的可逆斷裂和重建增加了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的能量耗散能力,，賦予其高韌性。此外,，該超分子環(huán)氧樹脂具有可循環(huán)加工及自修復(fù)性能,，在室溫下實(shí)現(xiàn)降解和回收，力學(xué)性能修復(fù)率接近于100%,，成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹脂的閉環(huán)化學(xué)回收,。這一創(chuàng)新性工作為構(gòu)筑具有高強(qiáng)高韌、可降解、可回收的高性能環(huán)氧樹脂提供了新的思路,，為推動(dòng)高分子材料循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,。
圖1.超分子環(huán)氧樹脂的內(nèi)部分子間相互作用（a）和超分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分子動(dòng)力學(xué)模擬（b- c）
張道洪教授領(lǐng)銜的超支化聚合物團(tuán)隊(duì)入選了湖北省自然科學(xué)創(chuàng)新群體、湖北省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和國(guó)家民委創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),，依托于中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,、催化轉(zhuǎn)化與能源材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和超支化聚合物合成與應(yīng)用技術(shù)湖北省工程研究中心，長(zhǎng)期從事超支化聚合物合成及應(yīng)用研究,，團(tuán)隊(duì)主持國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目/面上/青年項(xiàng)目15項(xiàng),、省重大重點(diǎn)和企業(yè)委托項(xiàng)目30余項(xiàng)，獲授權(quán)國(guó)際,、國(guó)家發(fā)明專利70余件,。部分成果獲中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、湖北省科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng),。實(shí)現(xiàn)超支化聚合物系列產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化,，建成國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的年產(chǎn)千噸級(jí)超支化聚合物生產(chǎn)示范線，為國(guó)內(nèi)200余所高校和科研院所提供超支化聚合物研究類產(chǎn)品,，為400余家國(guó)內(nèi)外工程塑料加工企業(yè)供應(yīng)高性能的節(jié)能加工助劑和關(guān)鍵技術(shù),，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)高分子材料的可持續(xù)健康發(fā)展。
作者：張俊珩 責(zé)編：王立 審核：祁帆 發(fā)布：艾麗菲拉 發(fā)布時(shí)間：2024-06-09
