热固性树脂凭借其永久三维交联网络,具有优异的力学性能、尺寸稳定性及耐化学性，是高性能应用领域中不可替代的高分子材料。然而，这种不可逆的交联结构也导致其在服役寿命结束后难以有效回收与再利用，进而加剧了全球塑料废弃物问题。为应对这一挑战，开发兼具高性能与可回收性的热固性树脂，已成为高分子材料与可持续发展领域的重要研究方向之一。

  动态共价化学为解决上述问题提供了重要思路：通过在交联网络中引入可交换的动态共价键，使材料在特定刺激条件下能够发生网络重构，从而实现修复、再加工及循环利用。近年来，多种动态键体系已被用于构建可回收热固性树脂，并取得了显著进展。然而，如何在实现高效回收的同时，保持材料的综合性能，仍是该领域亟待解决的关键科学问题。

  针对这一挑战，青岛科技大学李琼副教授和浙江大学李志波教授团队提出并构建了一种基于缩氨硫脲（Thiosemicarbazone, TSC）动态键的新型协同网络结构。通过在单一动态基元中同时引入动态共价作用与超分子相互作用，成功制备出兼具高力学性能、优异稳定性及可高效闭环回收能力的热固性树脂。

  2026年2月5日，相关研究成果以“High-Performance, Recyclable Thermosets Enabled by Thiosemicarbazone Dynamic Bonds via Synergistic Dynamic Covalent and Supramolecular Networks”为题发表在《Advanced Materials》上。

  该研究利用缩氨硫脲动态键，在同一结构单元中整合了动态共价键和超分子相互作用，构筑了动态共价-超分子协同的双重网络（如图1a₃所示）。这一独特分子设计有效调和了传统热固性材料中性能与可回收性之间的固有矛盾：动态共价交联提供刚性及稳定性；超分子相互作用则通过限制聚合物链运动并在可逆断裂-重构过程中耗散能量，从而同步增强材料的强度与韧性。同时，TSC键固有的可逆性使得材料能够通过原位解聚与再聚合实现闭环回收，且多次循环后仍可保持与原始材料相当的力学性能。该研究为兼具优异性能与高效回收的可持续热固性材料开发提供了新的分子设计范式。

图1 网络设计策略示意图。（a₁）仅依赖可逆共价键构筑的动态共价网络；（a₂）由多种不同动态基元共同构建的超分子/共价可适应网络；（a₃）本研究中基于单一动态基元构筑的协同共价-超分子双重网络。（b）通过醛与硫代二酰肼的缩合反应合成聚硫代缩氨基脲（PTSC），利用TSC作为双功能动态基元，实现协同共价与超分子网络的构筑。

  双重动态交联网络赋予TSC衍生聚合物优异的综合性能：高热性能（玻璃化转变温度T_g = 217 ℃）、突出的力学性能（拉伸强度127.1 MPa、断裂伸长率16.6%、杨氏模量2.1 GPa、韧性15.1 MJ·m?3），以及良好的尺寸稳定性和化学稳定性。结果表明，其在热学、力学性能及韧性等方面均优于大多数已报道的动态共价网络和传统热固性树脂，展现出较大的应用潜力。

图2 PTSC的结构与性能：（a）无缺陷、透明且具有良好柔性的PTSC薄膜照片，可实现反复折叠与展开；（b）起始单体TCH、DDBA、BTA及所得交联聚合物PTSC-D的FTIR光谱对比；（c）PTSC在多种溶剂（MeOH、ACE、THF、Tol、TCM、ACN）中的凝胶含量；（d）DMA温度扫描所得PTSC的储能模量和tan-δ曲线；（e）PTSC的应力–应变曲线；（f）PTSC的T_g、应力、应变、韧性和杨氏模量与已报道的高T_g（> 50 ℃）动态共价网络及传统热固性树脂的雷达图对比；（g）PTSC-O拉伸蠕变的时间–温度叠加曲线；（h）PTSC-O薄膜在浸水前、浸水后及于1M HCl中浸泡24 h后的外观照片；（i）PTSC-O薄膜在上述不同处理条件下的应力–应变曲线对比。

  得益于TSC动态键的可逆特性，该交联聚合物可通过转氨反应在温和条件下实现网络解聚，随后加入新的醛基单体即可完成原位重构。再生材料经多次循环后力学性能仍与原始材料相当，实现了高效循环利用。相比传统方法，这种“解聚–再聚合”式闭环回收策略无需复杂的中间提纯步骤，避免了额外的溶剂消耗，简化了回收流程，为为热固性树脂的高效、绿色、高值化回收提供了可行的技术路径。

图3.（a）照片展示了PTSC-O在含TCH的DMSO溶液中处理15 min后解聚为可溶性寡聚物的过程。随后向该寡聚物溶液中加入新鲜醛单体即可实现再成膜。所得回收树脂保留了与原始材料相当的性能，可实现与初始样品相同的折叠与展开行为，其FTIR光谱（b）及应力–应变曲线（c）均与原始树脂高度一致。

  相关工作在线发表于Advanced Materials，青岛科技大学硕士研究生林小楠为论文的第一作者。青岛科技大学李琼副教授、浙江大学李志波教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、化学工程与低碳技术国家重点实验室课题等项目的资助。

  文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202517785