Fabrication of malleable, repairable, weldable, recyclable and robust epoxy vitrimers from itaconic acid for recycled adhesion

环氧树脂 材料科学 复合材料 极限抗拉强度 热稳定性 韧性 衣康酸 聚合物 有机化学 化学 单体
作者
Weiming Yang,Quanxi Yi,Fanqi Liu,Xianjie Pan,Yanning Zeng
出处
期刊:European Polymer Journal [Elsevier BV]
卷期号:196: 112278-112278 被引量:46
标识
DOI:10.1016/j.eurpolymj.2023.112278
摘要

Epoxy vitrimers with robust mechanical properties, facile self-healing and recycling are highly desired and maintain a challenge. In the present work, a series of novel itaconic acid (IA) based epoxy vitrimers incorporated dynamic β-hydroxy ester bonds and boronic ester bonds were successful fabricated using IA derivate with double terminal epoxy and 2,2′-(1,4-phenylene)bis[5-methyl-1,3,2-dioxaborinane-5-carboxylic acid] (BDCB) with two carboxyl groups by a reaction between epoxy and carboxyl. The obtained IA-based epoxy vitrimer possesses comparable thermal stability (T5d = 255 °C) and mechanical properties (tensile strength = 68.3 MPa), elongation at break = 16.8 % and toughness = 6.43 MJ·m−3) to conventional epoxy resins, due to the rigid network frameworks. Meanwhile, the IA-based epoxy vitrimer show excellent self-healing, welding, physical reprocessing and chemical recycling due to the rearrangement of network typology by thermally-induced dioxaborolane metathesis and transesterification. The self-healing efficiency of the surface scratch reaches 100% at 150 °C for 2 h. High welding efficiency is observed as high as 84.2%. The mechanical properties of both the reprocessed and the chemical recycled IA-based epoxy vitrimers maintain 85.5% and 78.9% of the original one, respectively. The IA-based epoxy vitrimers can be applied in recycled adhesion with the adhesion strength of 16.2 MPa.
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