环氧树脂作为工程塑料的主要成分之一，具有良好的力学性能、尺寸稳定性和耐化学性，在光学机械、轨道交通、航空航天等领域应用广泛。与其他热固性聚合物类似，受化学交联网络的限制，环氧树脂通常难以回收利用，缺乏可持续性。针对这一问题，软物质高精尖中心胡君教授课题组以商业化环氧树脂单体（TDE-85）为构筑单元，以功能化分子4,4'-二硫代二苯胺（4-DTDA）和癸二酸（SA）为共固化剂，设计构建了含动态酯键和芳香二硫键的共价自适应网络，开发出一种兼具损伤/愈合可视化及可绿色闭环回收特性的高性能环氧树脂（TDS，图1）。
图1 环氧树脂网络TDE-85/4-DTDA/SA（TDS）的设计示意图
环氧树脂TDS具有较强的机械性能（拉伸强度~66 MPa、弯曲强度~103 MPa）和良好的热性质（玻璃化转变温度~133℃）。得益于网络中动态酯键和芳香二硫键的存在，TDS在发生刮划、撞击等损伤后，损伤部位通过机械变色可以被肉眼直接观察到，并实现自修复。值得一提的是，TDS能在200℃纯水中完全降解，降解产物无需进一步分离和改性，便可直接用于生产回收树脂（rTDS，图2）。与其他传统高性能环氧树脂相比，本体系在保证材料力、热性能的基础上，同时实现了材料损伤/愈合可视化和绿色闭环回收，为开发多功能高性能环氧树脂材料提供了新途径和新思路。
图2 环氧树脂网络TDE-85/4-DTDA/SA（TDS）的绿色闭环回收
该工作以“Robust Epoxy Resins with Autonomous Visualization of Damaging-Healing and Green Closed-Loop Recycling”为题发表在《Adv. Funct. Mater.》期刊上。第一作者为北京化工大学软物质高精尖中心硕士生焦学伟，通讯作者为胡君教授。本研究工作得到了北京市自然科学基金的支持，感谢所有合作者对本研究工作的贡献。
文章信息：
Xuewei Jiao, Yaning Ma, Zihan Zhao, Liang Gao, Baoyan Zhang, Jigang Yang, Min-Hui Li, and Jun Hu*. Robust Epoxy Resins with Autonomous Visualization of Damaging-Healing and Green Closed-Loop Recycling. Adv. Funct. Mater. 2024, 2409223.
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202409223.