基于刚性杂环缩醛的高性能、快速可控降解热固性树脂的研究

Developing degradable thermosets is an important way to resolve the recycle problem of thermosets. While the good degradability of the degradable thermosets reported in recent years was gained at the cost of reducing cross-linking density, resulting in poor comprehensive properties. The objective of this proposal is to develop high cross-linked degradable thermosets based on easily cleavable rigid heterocyclic acetal structures. Lignin derivative vanillin with rigid benzene ring will be chosen as the raw material to further guarantee the high performance and sustainability of the obtained resins. A series of epoxy resins with different heterocyclic acetal linkages will be synthesized, and the relationships between structures and degradability and other properties as well as degradation conditions and mechanisms will be systematically investigated. The study of this proposal will provide new methods and scientific basis for the design of high-performance degradable thermosets.

赋予热固性树脂可降解性是解决其回收难问题的一条重要途径。然而目前报道的可降解热固性树脂，其优异的降解性能往往建立在低化学交联度的基础上，综合性能不理想。本项目拟通过化学设计引入易可控降解的刚性杂环缩醛结构，以得到在高交联度下又可快速降解的高性能热固性树脂；为了进一步从原材料方面保证树脂的高性能和可持续性，拟选择含刚性苯环的香草醛（第二大天然可再生资源木质素的平台化合物）为原料。通过制备一系列含不同杂环缩醛结构的环氧树脂，系统研究结构与降解性能及其他性能的关系；进而深入探讨可控降解的条件及降解机理。本项目将为高性能可降解热固性树脂的设计合成提供一条新的思路和奠定一定的理论基础。

赋予热固性树脂可降解性是解决其回收难问题的一条重要途径。然而目前报道的可降解热固性树脂，其优异的降解性能往往建立在低化学交联度的基础上，综合性能不理想。本项目以木质素平台化合物香草醛和对羟基苯甲醛为原料，通过分子设计引入易可控降解的苯联环缩醛结构，合成了一系列在温和条件下可快速降解的高性能热固性树脂；系统研究并初步建立了苯联环缩醛结构与树脂降解性能及其他性能的关系；揭示了降解动力学特征、降解机理和不同降解条件对树脂降解的影响规律。此外，通过无催化剂的缩醛化学创新，创制了缩醛型可重塑热固性树脂，实现了其重塑和降解双重回收以及高温抗蠕变；同时将刚性、耐水的苯联环缩醛（可逆共价结构）设计思路拓展到苯环共轭的席夫碱结构，设计合成了一系列高性能的席夫碱型热固性树脂。本项目丰富了缩醛化学理论，为高性能可降解热固性树脂的设计合成提供了一条新思路和奠定了一定理论基础。