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Vinylogous Urea Vitrimers and Their Application in Fiber Reinforced Composites
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2018-02-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.macromol.7b02407 Wim Denissen 1 , Ives De Baere 2 , Wim Van Paepegem 2 , Ludwik Leibler 3 , Johan Winne 1 , Filip E. Du Prez 1
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2018-02-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.macromol.7b02407 Wim Denissen 1 , Ives De Baere 2 , Wim Van Paepegem 2 , Ludwik Leibler 3 , Johan Winne 1 , Filip E. Du Prez 1
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Vitrimers are covalently cross-linked polymeric materials that can be thermally processed in a liquid state without losing their network integrity. In this work, novel vitrimers based on the dynamic amine exchange reaction of vinylogous urea moieties are introduced. Following a systematic exploration of different vinylogous acyl compounds (urethanes, amides, and urea), vinylogous urea clearly emerges as showing the fastest intrinsic exchange kinetics. The combination of these networks with a simple acid catalyst (0.5 mol % pTsOH) resulted in materials with good mechanical properties (Tg ∼ 110 °C, E ∼ 2.2 GPa) and remarkably short relaxation times above Tg, in the order of a few seconds when heated. This attractive combination of properties made it possible to prepare vinylogous urea based composites as enduring prepregs. We demonstrate that the dynamic material properties give fully cured composites that still allow an efficient thermal fusion of multiple layers as well as thermoforming. Finally, we also demonstrate fiber recycling by a simple chemical treatment.
中文翻译：
乙烯基尿素三聚体及其在纤维增强复合材料中的应用
Vitrimers是共价交联的聚合物材料，可以在液态下进行热处理而不会失去其网络完整性。在这项工作中，介绍了基于乙烯基尿素部分的动态胺交换反应的新型玻璃化剂。在对不同的乙烯基酰基化合物（氨基甲酸酯，酰胺和尿素）进行系统研究之后，乙烯基脲显然表现出最快的内在交换动力学。这些网络的一个简单的酸催化剂（0.5％摩尔pTsOH）的组合导致具有良好的机械性能（材料Ť克〜110℃，ê〜2.2 GPa）的和显着短的弛豫时间以上Ť克，加热时大约几秒钟。这种引人注目的性能组合使得可以制备乙烯基脲基复合材料作为耐久的预浸料。我们证明了动态材料的性能使完全固化的复合材料仍然可以实现多层的有效热融合以及热成型。最后，我们还演示了通过简单的化学处理回收纤维。
更新日期：2018-02-28
中文翻译：
乙烯基尿素三聚体及其在纤维增强复合材料中的应用
Vitrimers是共价交联的聚合物材料，可以在液态下进行热处理而不会失去其网络完整性。在这项工作中，介绍了基于乙烯基尿素部分的动态胺交换反应的新型玻璃化剂。在对不同的乙烯基酰基化合物（氨基甲酸酯，酰胺和尿素）进行系统研究之后，乙烯基脲显然表现出最快的内在交换动力学。这些网络的一个简单的酸催化剂（0.5％摩尔pTsOH）的组合导致具有良好的机械性能（材料Ť克〜110℃，ê〜2.2 GPa）的和显着短的弛豫时间以上Ť克，加热时大约几秒钟。这种引人注目的性能组合使得可以制备乙烯基脲基复合材料作为耐久的预浸料。我们证明了动态材料的性能使完全固化的复合材料仍然可以实现多层的有效热融合以及热成型。最后，我们还演示了通过简单的化学处理回收纤维。
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