马松琪课题组：缩醛型易回收热固性树脂方面取得进展

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热固性树脂具有优异的机械性能、热学性能、尺寸稳定性、加工性能以及化学稳定性等，在电子封装材料、复合材料、胶粘剂及涂料等领域都具有广泛应用。然而由于其高度化学交联的三维网络，热固性树脂很难被回收。将动态共价键引入到热固性树脂交联网络可以实现热固性树脂像热塑性塑料那样可回收再加工利用并具有可控降解回收、焊接、自修复、刺激响应等性能。然而动态共价键的存在，会导致树脂易发生蠕变、尺寸稳定性差，很难在结构材料中得到应用。为此，中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队研究员马松琪等人基于缩醛化学发展了一类新型的可重塑热固性树脂，并可实现高温（100℃左右）不蠕变。

　　缩醛是一种pH快速可控降解的基团，常被用于有机合成的保护基团。2019年，马松琪等人发现缩醛在高温无催化剂存在下可发生动态交换反应，并成功得到缩醛型无催化剂可重塑热固性树脂。此树脂高温下存在明显的应力松弛，表现出优异的延展性和再加工性，同时置于100℃的热水中1h可完全回收起始原料（J. Mater. Chem. A 2019, 7, 18039-18049）。
　　最近，研究人员进一步设计了不对称缩醛的结构，实现了优异的耐水性能、高温抗蠕变性及热学、力学性能。通过线性酚醛树脂与环己二甲醇二乙烯基醚反应，得到了含不对称缩醛的可重塑热固性树脂。这种可重塑热固性树脂具有优异的热学、力学性能，同时性能调节比较灵活。研究发现，该不对称缩醛型可重塑热固性树脂，表现出优异的高温抗蠕变性能，在100℃下不蠕变。但同时又具有优异的重塑性能，通过小分子模型化合物研究，高温下缩醛交换遵循解离型机理。此外，该树脂在热水中不会降解，通过小分子模型化合物研究发现，这种不对称缩醛结构本身在热水中或水/有机溶剂混合物中的稳定性很好。然而它的优异耐水性能，并不影响它的降解回收性能。该树脂在50℃的0.1M HCl 水和丙酮的混合溶液中可以降解回收得到起始原料线型酚醛树脂，在醋酸或者室温等条件下难以降解，实现了热固性树脂在温和条件下的可控降解回收。相关结果已申请专利（CN2020100523086），并发表在高分子期刊Macromolecules 2020, 53, 1474-1485（DOI: 10.1021/acs.macromol.9b02386）上。
　　以上工作得到国家自然科学基金（51773216）、中科院青年创新促进会会员（2018335）和浙江省自然科学基金（LQ20E030005）的支持。
       文章来源：宁波材料所


      马松琪，博士，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员，博士生导师。1983年5月出生，2011年底在中科院广州化学所提前半年毕业，获高分子化学与物理专业博士学位，并获中国科学院院长优秀奖。随后来中科院宁波材料所工作，曾赴香港理工大学做Project Fellow、美国北达科他州立大学有机涂料领域顶级专家Dean Webster 教授课题组从事博士后研究。入选中科院青年创新促进会会员、宁波市领军和拔尖人才培养工程第三层次、中科院材料所“春蕾”人才。长期从事热固性高分子设计合成及改性研究，作为项目负责人承担国家基金面上项目（2项）、国家基金青年科学基金、浙江省公益类项目等课题，已在Prog. Polym. Sci., Macromolecules, J. Mater. Chem. A, Green Chem., ChemSusChem, ACS Sustain. Chem. Eng., Polymer等期刊上发表论文72篇，申请专利43项（1项PCT专利，1项美国专利），已授权31项。担任J. Renew. Mater.（SCI）和Curr. Green Chem.编委及Nature、Nat. Sustain.、Green Chem.、Macromolecules、等40家SCI期刊审稿人。研究领域及兴趣：可持续（可回收和基于生物可再生资源）及功能型热固性树脂研究，目的是使得到的这些新型树脂具有与常用的传统热固性树脂相当甚至更高的性能。具体研究领域如下：1. 可控降解热固性树脂；2. 基于动态共价键的可重塑热固性树脂；3. 生物基热固性树脂；4. 本征绿色阻燃型热固性树脂；5. 热固性高分子结构与性能关系；6.热固性树脂在复合材料及涂料领域的应用研究。