双酚A缩水甘油醚（简称 DGEBA）作为一种常见的环氧树脂（EP），由于其优异的机械强度、对碳纤维的强附着力以及良好的加工性能，被广泛用作碳纤维增强复合材料（carbon fiber-reinforced polymers，CFRPs）的树脂基体。然而，DGEBA 体系面临三大主要挑战：（i）其石化来源及双酚A潜在释放所带来的环境问题；（ii）由于碳氢骨架结构导致的高易燃性；以及（iii）由于其永久交联网络而导致的不可降解/不可回收性。这些问题严重阻碍了环氧树脂及碳纤维增强复合材料的可持续化和高性能发展。

  针对上述挑战，澳大利亚斯威本科技大学杰出教授王浩（之前也就职南昆士兰大学），南昆士兰大学宋平安教授/霍思奇博士在《Advanced Science》上发表题目为“Strong, Recyclable, Bio-Based Vitrimers by Tailored Rigid-Flexible Structures for Advanced Carbon Fiber-Reinforced Polymers”的研究论文。本研究提出了一种新颖的高性能生物基vitrimer（F9T1）设计策略，该体系通过利用两种完全生物基环氧单体（硫辛酸基环氧单体DGETA与阿魏酸基环氧单体DGEFA）构建刚-柔兼备的动态共价网络而实现。该设计策略利用了DGEFA的刚性共轭结构，以增强材料的机械强度和成炭能力；同时，DGETA 所含的柔性二硫键骨架不仅引入了额外的阻燃基团，还赋予材料可回收性，从而在机械稳健性、阻燃性能和可持续性之间实现协同平衡。碳纤维增强复合材料 CF/F9T1 同样表现出显著提升的综合性能，并且由于 F9T1 具有化学可降解性，碳纤维可实现完全回收。在读博士生郭勇、宋楠楠为共同第一作者，王浩杰出教授，宋平安教授和霍思奇博士为共同通讯作者，该工作得到了南京工业大学喻源研究员、陈婷婷副教授和陈忠伟副教授的大力支持。该工作得到澳大利亚研究理事会的支持。

图1 刚-柔一体化生物基Vitrimer的设计

图2 通过优化交联实现优异的机械稳健性与耐久性

图3 通过双动态键实现的化学可降解Vitrimer

图4 通过双重作用机制实现的内在无磷阻燃性能

图5 在高性能可回收碳纤维复合材料（CFRPs）中的应用

  本研究通过分子工程设计出一种新颖的刚-柔网络构筑策略，用于制备生物基、高性能、可回收的热固性树脂及碳纤维复合材料。该策略将来源于阿魏酸的刚性富苯环环氧单体与来源于硫辛酸的柔性动态环氧单体相结合，构建出一种兼具机械稳健性、可回收性与阻燃性的动态共价网络。具体而言，来自阿魏酸单体的刚性共轭结构单元增强了材料的机械强度与成炭能力，从而在无需磷系阻燃剂的情况下实现优异的阻燃性能；而来自硫辛酸单体的柔性、含二硫键结构不仅引入额外的阻燃基团，还显著提升了材料的可回收性。该动态共价网络使碳纤维能够在温和条件下实现高效、无损回收。更为重要的是，将刚性共轭单元与柔性动态键结合，为调控动态共价网络整体性能提供了一种普适的设计原理。因此，本研究提出了一种合理的网络结构设计理念，可为可回收的高性能生物基热固性树脂的发展提供指导，并具有向聚氨酯、乙烯基酯树脂等体系拓展应用的潜力。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202513935