具有优异热稳定性和中子屏蔽性能的碳硼烷杂化环氧树脂

环氧树脂的耐热性有限，这限制了其在核设施中的应用。利用碳硼烷构建碳-硼（C-B）杂化交联网络，可改善材料的热性能。本研究首次合成了1,2-二氯甲基邻碳硼烷（CBCl₂），并以其为中间体，首次合成了N-甲基-1,3-丙二胺邻碳硼烷（Et-CBNH₂）。该新型方法拓宽了碳硼烷衍生物的合成路径。

Et-CBNH₂作为固化剂构建了碳-硼（C-B）杂化交联网络，通过氧自由基捕获、保护层形成及促进石墨化等机制，显著提升了材料的耐热性。在800℃下，该材料在氮气氛围中的残重率提高了27.36 wt%，在空气氛围中提高了35.47 wt%；最大分解温度从550℃升至750℃，且在空气氛围750℃热降解后，碳原子保护率达16.59%。此外，将碳硼烷结构引入网络中，使材料的玻璃化转变温度（Tg）大幅提升了115.58℃。

由于同时增加了氢（H）原子和硼（B）原子的含量，材料的中子屏蔽性能显著增强，这是传统方法无法实现的。本研究拓展并优化了碳硼烷衍生物的合成路线，赋予环氧树脂多功能性并提升其各项性能，从而为环氧树脂在核设施中的安全应用提供了保障。

服务对象 ： 四川大学
发表时间： 2025 年 7 月
发表期刊： Progress in Organic Coatings
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109189