基于引发剂浓度调控的二环戊二烯-共-二氢呋喃前沿聚合反应动力学与解构性热固材料的创新研究

来自美国的研究团队针对传统热固材料高能耗固化与难回收问题，创新性地通过调控Grubbs二代引发剂(G2)浓度(100-1000 ppm)优化了二环戊二烯(DCPD)-共-二氢呋喃(DHF)体系的前沿聚合反应(FROMP)。研究发现提高引发剂浓度可克服DHF的抑制作用，使前沿速度提升50%，玻璃化转变温度(Tg)提高20°C，同时保持酸水解解构特性，为开发兼具快速固化与循环利用特性的新型热固材料提供了重要依据。

　　

这项突破性研究揭示了引发剂浓度对二环戊二烯(DCPD)与2,3-二氢呋喃(DHF)共聚体系前沿开环易位聚合(FROMP)的调控机制。当DHF含量达5-20 mol%时，低引发剂浓度(约100 ppm)会导致前沿传播抑制、玻璃化转变温度(T_g)降低20°C甚至反应淬灭。有趣的是，将引发剂浓度提升至250-1000 ppm后，不仅成功克服了抑制作用，还使前沿速度飙升50%，同时显著提升材料交联密度——储能模量增加20%，T_g回升20°C。

研究团队采用动态机械分析(DMA)和差示扫描量热法(DSC)发现，当DHF超过5 mol%时会出现第二个放热峰，这被归因于DHF对引发剂的特殊抑制效应。为解决DHF挥发导致的气泡问题，研究人员创新性地采用110 kPa氮气加压处理，虽然略微降低前沿速度但有效改善了材料致密性。

该工作建立的动力学模型不仅拓展了可再生热固材料的成分设计空间，更通过酸水解实验证实了材料的环境友好型解构特性——在盐酸作用下，DHF结构单元可选择性断裂实现材料回收。这些发现为开发兼具快速固化、优异力学性能和循环利用特性的新一代智能材料提供了重要理论支撑。