Microbranching‐Stabilized Dynamic Epoxy Networks for Rapid‐Curing, Mechanically Robust, and Upcyclable Thermosets

环氧树脂 热固性聚合物 材料科学 复合材料 固化(化学) 极限抗拉强度 韧性 复合数 断裂韧性 增韧 网络结构 聚合物 动态力学分析 复合环氧材料 同种类的 纳米颗粒 乙烯基酯
作者
Dongxu Pei,Rui Peng,Yucheng Zi,Zihan Zhao,Jianhua Tang,Ousheng Zhang,Baoyan Zhang,Jigang Yang,Jun Hu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e9002258-e9002258
标识
DOI:10.1002/anie.9002258
摘要

ABSTRACT Rapid‐curing epoxy thermosets are highly attractive for scalable composite manufacturing, yet rapid network formation often compromises cure homogeneity, mechanical robustness, and end‐of‐life reuse. Here, we report a microbranching‐stabilized dynamic epoxy network that integrates rapid curing, balanced strength and toughness, and thermoset upcycling. A liquid mixed amine curing agent (Gm‐12) featuring a precisely designed microbranching architecture forms a homogeneous liquid–liquid blend with a commercial epoxy monomer, allowing complete curing within 10 min at 150° C. The resulting epoxy network (DGm‐12) develops a well‐defined microphase‐separated morphology that preserves a high effective crosslink density while introducing dissipative domains, thereby achieving a tensile strength of 88 MPa and a fracture toughness of 3.5 MPa m 1/2 . The incorporation of dynamic ester and disulfide bonds further enables rapid network rearrangement and full reprocessability. Consequently, partially cured or expired prepregs can be reused, fully cured composites can be reshaped, and clean carbon fibers can be recovered through hydrothermal degradation in water. Together, these results establish a design principle for reconciling rapid curing, strong and tough mechanical performance, and composite‐level upcycling in epoxy thermosets.
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