酯交换型玻璃态动态网络聚合物的临界评估——兼论其吸湿热老化稳定性

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玻璃态动态网络聚合物（玻璃态聚合物）利用动态共价键实现可重塑性、可回收性和自修复功能，在复合材料、粘合剂和电子器件等领域具有重要应用前景。然而，其动态特性在吸湿热环境中可能危害长期稳定性，相关系统研究仍显不足。本研究以三氮杂双环癸烷（TBD）为酯交换催化剂的酸酐固化环氧树脂基玻璃态聚合物为对象，深入调查其吸湿热老化过程中的性能演变与劣化机制。经85°C/85% RH条件下504 h老化后，玻璃化转变温度从135°C下降至124°C，交联密度降低9.0%，力学性能和介电性能均出现劣化。密度泛函理论计算表明，TBD催化的动态共价键水解反应的速率决定步骤具有较低的反应势垒（18.99 kcal/mol），远低于非催化酯水解（29.98 kcal/mol），说明TBD加剧了酯键水解，破坏交联网络结构，导致性能衰退。研究还按ISO 175标准进行了耐水性评估，并探索了基于TBD的增强策略。本工作证实了玻璃态聚合物在吸湿热老化下的性能劣化源于催化剂促进的酯键水解，强调了动态特性与吸湿热老化抗性之间的平衡需求，为下一代玻璃态聚合物的设计提供了新的指导原则。

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