动态环氧树脂产生了可重复使用的热固性纤维增强聚合物复合材料

动态环氧聚合物的二硫键使固化后的修复和回收成为可能

西班牙的研究人员已经开发出一种热固性材料,它不仅仅是一种小窍门。这种新材料可以修复和回收,并已被纳入纤维增强聚合物复合材料中。1

纤维增强聚合物复合材料可以在各个领域取代金属,例如航空和汽车行业,这些行业需要坚固、轻质的材料。为了达到高水平的机械性能,需要热固性聚合物,通常是环氧树脂。但固化后不可能重塑或溶解这些热固性复合材料,使修复和回收成为问题。

Ibon Odriozola和他在cidtec电化学技术中心的团队已经制造出一种热固性材料,由于其可逆的芳香二硫交联,具有热塑性塑料的可再加工性。2这是一种软聚氨酯基材料,在粘合剂等应用中很有用。然而,奥德里奥佐拉说:“我们也在考虑更坚固的材料,更多的结构材料,当时我们想到了在环氧化学中使用这种材料。”

他们的新材料更坚固,也更容易制造。将环氧单体与商用氨基硬化剂结合可得到环氧树脂。例如,用4-氨基苯基二硫化物取代这种硬化剂,由于其二硫化物键的交换,产生一个动态环氧网络。在测试中,通过施加热量和压力,可以重塑或修复这种环氧玻璃聚体,而不会损失机械性能。它甚至可以被磨成粉末,热压成可回收的薄膜。该小组还在玻璃体的基础上制备和测试了多层碳纤维增强复合材料,取得了类似的成功,甚至用2D层压板成型3D部件——这是传统环氧复合材料无法实现的壮举。由于替代硬化剂已经上市,而且基本工艺没有改变,Odriozola认为,扩大到工业水平应该相对简单,可再加工性允许大批量生产。

比利时根特大学的聚合物化学家菲利普•杜•普雷兹称这是一种为工业生产玻璃聚体系统的优雅工艺。“新一代轻质材料的使用可能会在众多应用领域产生巨大影响。”

奥德里奥佐拉的团队现在正在与几个行业合作,将这项工作推向市场。