《European Polymer Journal》：Achieving low-temperature curing and high mechanical performance in benzoxazines via multi-scale synergy
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苯氧嗪树脂通过SBA-15负载的I-A催化剂实现低温固化（157℃）与机械性能提升，发现催化剂燃烧释放的能量协同促进环开聚合，同时增强氢键和In?O?颗粒的复合网络结构，显著提高抗冲击强度（183%）和热稳定性。
陈凤军|王梦瑶|郝轩宇|张立东|王爱英|夏中祥|尹立贤|王志
中国北方大学材料科学与工程学院，山西太原 030051
摘要
聚苯并恶嗪是一类新兴的高性能热固性树脂，由于其出色的热稳定性、机械稳定性和化学稳定性，在工程领域具有广泛的应用前景。然而，传统的苯并恶嗪树脂通常需要较高的固化温度，而降低这些温度的努力往往会导致机械性能的下降，从而限制了其工业应用。在这项研究中，引入了一种由燃烧合成得到的催化剂SBA-15@I-A，仅使用微量前驱体即可实现高效的苯并恶嗪聚合。SBA-15@I-A的加入显著降低了固化起始温度至157°C，并在180°C时实现完全固化，同时提高了机械性能。冲击强度和弯曲强度分别提高了14.19 kJ/m2和98.57 MPa，与纯聚苯并恶嗪相比，韧性提高了183%；800°C时的炭化产率从35.9%增加到43.0%。对催化机制的分析表明，In3?与前驱体之间的燃烧反应释放的能量共同催化了苯并恶嗪的环开聚合。机械性能的提升归因于浓度梯度扩散形成的复杂交联网络结构、聚合物中氢键含量的增加以及燃烧反应过程中原位生成的In?O?颗粒的综合效应。这项工作展示了一种有效策略，可以同时降低固化温度并提高机械性能，为苯并恶嗪树脂的大规模工业应用提供了前景。
部分内容
1. 引言
高性能热固性树脂是现代工程中的关键材料，由于其优异的机械性能、热稳定性和化学稳定性，在电子、航空航天、汽车和涂料等领域得到了广泛应用[1][2][3][4]。其中，苯并恶嗪树脂作为一种新型高性能热固性树脂，因其出色的机械强度、低固化收缩率、高热稳定性[5][6][7][8]而受到越来越多的关注。
材料
双酚A型苯并恶嗪树脂（BA-a）购自成都凯益聚合物科技有限公司；乙酰丙酮（AcAcH，99.6%）和In(NO?)?（99.99%）购自上海阿拉丁化工有限公司；SBA-15购自天津远利化工有限公司；N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和无水乙醇购自天津大茂化工试剂厂。所有化学试剂均直接使用，无需后续纯化。In(NO?)?/AcAcH (I-A)前驱体和SBA-15@In(NO?)?/AcAcH (S@I-A)前驱体的制备
I-A前驱体是通过超声处理In(NO?)?制备得到的S@I-A的结构与表征
图1(a)展示了负载了I-A前驱体的SBA-15的制备过程。将I-A前驱体与SBA-15混合在无水乙醇中，然后进行超声处理并在真空烘箱中干燥，得到S@I-A。为了阐明SBA-15上I-A前驱体的微观结构，使用扫描电子显微镜（SEM）对S@I-A样品进行了表征。如图1(b)所示，负载后S@I-A仍保持SBA-15特有的长棒状介孔形态。结论
在这项研究中，首次将I-A前驱体固定在SBA-15上，实现了仅使用微量前驱体的高效催化，从而显著降低了苯并恶嗪的固化温度。同时，通过多尺度协同效应调节交联网络，显著提高了所得聚苯并恶嗪的机械性能。S@I-A的加入有效降低了固化起始温度至157°C。
未引用的参考文献
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CRediT作者贡献声明
陈凤军：撰写——原始草稿、实验研究、数据分析。
王梦瑶：实验研究、数据分析。
郝轩宇：实验研究、数据分析。
张立东：方法学设计、实验研究、数据分析。
王爱英：数据分析。
夏中祥：实验研究。
尹立贤：数据可视化、方法学设计。
王志：撰写——审稿与编辑、项目监督、方法学设计、资金申请。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：U1810118和51773185）的支持；还得到了山西省留学人员回国创业资助计划（项目编号：2022-135）、山西省选派海外高层次人才回国创新创业资助计划（项目编号：20220011）以及山西省科技成果转化专项计划（项目编号：202204021301050）的资助。
