近期，四川大学王玉忠院士团队聚焦目前耐温等级高的热固性树脂——热固性聚酰亚胺，提出了一种温和、高效的全回收策略，不仅实现了反应试剂、增强材料、基体树脂的全回收，而且实现了树脂降解产物的直接、全部、高值、可持续再利用，相关成果以“Upcycling Waste Thermosetting Polyimide Resins into High-Performance and Sustainable Low-temperature-resistance Adhesives”为题发表在《Advanced Materials》上。
本工作以乙醇胺为亲核试剂，通过选择性断裂酰亚胺环中的C-N键，实现废弃苯乙炔型聚酰亚胺树脂及其复合材料的有效回收。
研究发现，在该体系中存在两种C-N键的断裂方式，一种是仅断裂酰亚胺环一侧的C-N键；另一种是酰亚胺环两侧的C-N键均断裂，使主链结构断裂（图1）。两种断键方式在降解产物（DPETI）中引入了大量羟基、氨基以及酰胺键，这些活泼基团赋予了DPETI优异的粘附性及可反复循环使用性。在室温下，粘结强度可达1.84 Mpa，优于商用乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）和无定形聚α-烯烃（APAO）胶；在-196 ？C的极端条件下，DPETI的粘结强度达2.22 Mpa，且可稳定使用超过10个循环，优于目前报道的绝大多数耐低温粘合剂（图2）。分子动力学模拟结果显示，DPETI在低温时的内聚能及界面能均高于25°C时的值，因此DPETI的粘结强度随着温度的降低反而显著增加。原子力显微镜进一步监测了DPETI与基材间的相互作用，变温红外则证明了DPETI中存在大量氢键，结果均与模拟结果吻合（图3）。在碳纤维增强热固性聚酰亚胺回收中，回收碳纤维表面干净、无损伤且依然保持编织结构，拉伸强度为原始纤维的96.8%（图4）。该研究工作不仅为新材料的设计制备提供了新途径，而且也为高分子材料的可持续发展提供了新思路。
图1. DPETI的结构分析及热固性聚酰亚胺的降解机
图2. DPETI在室温及低温下的粘结性能
图3. DPETI的粘附机理图4. 回收纤维的性能
图4. 回收纤维的性能
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