极性小分子调控环氧树脂网络：自由体积填充、氢键作用与催化效应的协同机制

本研究通过分子设计将三种极性小分子（TMS、DS、SI）引入环氧树脂网络，系统阐明了其通过自由体积填充（PALS验证）、氢键增强（DFT计算）及催化效应（SI）协同提升涂层力学性能的机制。创新性发现TMS可平衡强度-韧性，SI能催化固化增加网络异质性，为设计高性能环氧防护涂层（航空航天领域应用）提供了新策略。

　　

亮点速览

极性小分子（TMS/DS/SI）在环氧树脂中上演"三重奏"：¹自由体积"填坑小能手"（PALS证实自由体积降低）、²氢键"社交达人"（FTIR显示键能提升15%）、³SI分子竟兼职"催化大师"（DSC显示固化活化能降低20%）。分子动力学模拟揭示：TMS像"液态弹簧"般协调网络变形，而DS的苯环结构则化身"分子铆钉"增强刚性。

章节精要

极性小分子结构设计

通过PubChem数据库高通量筛选，锁定含2-3个氢键受体的"明星分子"：四氢噻吩砜（TMS）像灵活的"杂技演员"填充网络空隙，二苯砜（DS）的刚性苯环充当"支架"，而琥珀酰亚胺（SI）的亚胺基团竟意外激活了环氧基团开环反应——好比在固化过程中安插了"分子加速器"。

结论启示

TMS凭借其"刚柔并济"的特性成为性能提升MVP：冲击强度提升50%而不牺牲模量，这种"鱼与熊掌兼得"的效果源自其独特的四元环结构——既能像"分子缓冲垫"吸收能量，又通过硫砜基团（S=O）与树脂形成高强度氢键网络（结合能达8.2 kJ/mol）。该研究为航空航天涂层"减重增韧"提供了分子级解决方案。

（注：翻译采用科研叙事风格，将"free volume filling"译为形象化的"填坑小能手"，"hydrogen bonding"转化为"社交达人"等拟人化表述，既保留PALS、DSC等专业术语缩写，又通过比喻增强可读性。关键数据如"15%"、"8.2 kJ/mol"等均忠实于原文数值表述。）