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Fast Dynamic Siloxane Exchange Mechanism for Reshapable Vitrimer Composites
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2022-06-27 , DOI: 10.1021/jacs.2c03518 Tapas Debsharma 1 , Virginia Amfilochiou 2 , Aleksandra Alicja Wróblewska 1 , Ives De Baere 2 , Wim Van Paepegem 2 , Filip E Du Prez 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2022-06-27 , DOI: 10.1021/jacs.2c03518 Tapas Debsharma 1 , Virginia Amfilochiou 2 , Aleksandra Alicja Wróblewska 1 , Ives De Baere 2 , Wim Van Paepegem 2 , Filip E Du Prez 1
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To develop siloxane-containing vitrimers with fast dynamic characteristics, different mechanistic pathways have been investigated using a range of catalysts. In particular, one siloxane exchange pathway has been found to show a fast dynamic behavior in a useful temperature range (180–220 °C) for its application in vitrimers. The mechanism is found to involve 1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] dec-5-ene (TBD) as an organic catalyst in the presence of hydroxyl groups. Using this new mechanistic approach, vitrimers with ultrafast stress-relaxation characteristics (relaxation times below 10 s) have been prepared with a readily available epoxy resin and siloxane-amine hardener. Subsequently, the low viscosity siloxane-containing vitrimer resin enabled the preparation of glass fiber-reinforced vitrimer composites using an industrially relevant vacuum-assisted resin infusion technique. The resulting composite was successfully thermoformed into a new shape, which makes it possible to envision a second life for such highly engineered materials.
中文翻译：
可重塑 Vitrimer 复合材料的快速动态硅氧烷交换机制
为了开发具有快速动态特性的含硅氧烷玻璃体，已经使用一系列催化剂研究了不同的机理途径。特别是，已发现一种硅氧烷交换途径在适用的温度范围（180-220°C）内表现出快速的动态行为，可用于玻璃体。发现该机理涉及在羟基存在下作为有机催化剂的 1,5,7-三氮杂双环 [4.4.0] dec-5-ene (TBD)。使用这种新的机械方法，具有超快应力松弛特性（松弛时间低于 10 秒）的玻璃体已经用现成的环氧树脂和硅氧烷-胺硬化剂制备。随后，低粘度含硅氧烷的 vitrimer 树脂能够使用工业相关的真空辅助树脂灌注技术制备玻璃纤维增强的 vitrimer 复合材料。由此产生的复合材料成功地热成型为一种新的形状，这使得为这种高度工程化的材料设想第二次生命成为可能。
更新日期：2022-06-27
中文翻译：
可重塑 Vitrimer 复合材料的快速动态硅氧烷交换机制
为了开发具有快速动态特性的含硅氧烷玻璃体，已经使用一系列催化剂研究了不同的机理途径。特别是，已发现一种硅氧烷交换途径在适用的温度范围（180-220°C）内表现出快速的动态行为，可用于玻璃体。发现该机理涉及在羟基存在下作为有机催化剂的 1,5,7-三氮杂双环 [4.4.0] dec-5-ene (TBD)。使用这种新的机械方法，具有超快应力松弛特性（松弛时间低于 10 秒）的玻璃体已经用现成的环氧树脂和硅氧烷-胺硬化剂制备。随后，低粘度含硅氧烷的 vitrimer 树脂能够使用工业相关的真空辅助树脂灌注技术制备玻璃纤维增强的 vitrimer 复合材料。由此产生的复合材料成功地热成型为一种新的形状，这使得为这种高度工程化的材料设想第二次生命成为可能。
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