为解决传统环氧树脂及其复合材料因三维交联结构导致的难降解、难回收以及回收产物难以高值化利用等难题,本研究提出并构建了一种包含动态腙键和酯键的双动态交联网络,成功制备出一种兼具优异阻燃性能、高力学强度与可回收性的香草醛基环氧树脂及其碳纤维复合材料。研究表明,该环氧树脂(D7V3-DMP-30)表现出卓越的物理化学性能:其拉伸强度高达 76.9 MPa,玻璃化转变温度(Tg)达到 126.1 °C。由于磷元素的协同阻燃作用,该树脂具有极佳的本质阻燃特性,极限氧指数(LOI)高达 32.8%,且垂直燃烧测试达到 UL 94 V-0 级别。此外,动态共价键的引入赋予了材料高效的修复与降解能力。该树脂的自修复效率可达 96.9 %;其复合材料在 120 ℃ 的乙二醇溶液中仅需 4 小时即可实现完全降解,并能回收得到性能完整的碳纤维。本研究打通了“材料-降解-再利用”的闭环路径:降解产物中的低聚物经木质素改性后,可直接转化为高性能的无醛木材胶粘剂,其湿态胶合强度高达 7.3 MPa。本研究不仅为热固性复合材料的绿色回收提供了新策略,也为开发环保型高附加值副产物开辟了新途径,对推动复合材料工业的可持续发展具有重要意义。

图1:阻燃环氧复合材料的降解回收及其在无醛木材胶粘剂中的高值化利用示意图
相关成果以题为“Closed-loop recycling of an intrinsically flame-retardant epoxy/carbon fiber composite toward formaldehyde-free wood adhesives”发表于《Composites Part B: Engineering》(影响因子:14.2)。江南大学杨伟军副教授为该论文第一作者,王进、陈莲花同学为该论文的重要贡献者,江南大学马丕明教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金会(42421005)的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.113346