热固性塑料因其优异的热稳定性、化学抗性和机械耐久性，被广泛应用于各类苛刻工况环境。然而，其永久交联的网络结构使其极难回收和再加工，造成了严重的环境问题。动态共价化学为解决热固性材料的回收难题提供了重要思路，但现有的动态硼酸酯体系（如二氧杂硼烷、二乙醇胺硼酸酯等）的交换温度通常较低（<100 °C），低于大多数工程塑料的使用温度（70–120 °C），导致材料在服役过程中发生持续的动态键交换和蠕变变形，严重限制了其实际应用。如何在保持热固性材料高性能的同时赋予其可回收性，一直是该领域的重大挑战。

  复旦大学高分子科学系和聚合物分子工程全国重点实验室潘翔城教授团队长期致力于自由基聚合新方法的发展，尤其是提出了“杂原子自由基可控聚合”（Nat. Synth. 2026, 5, 10.1038/s44160-026-01005-8, J. Am. Chem. Soc. 2025, 3662-3669; 2022, 19942-19952; 2021, 19167-19177; Nat. Commun. 2024, 15:6179; 2021, 12:5853; Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e9665552; 2026, e21319; 2025, e202506972; 2018, 9430-9433）。在此基础上，提出了一种基于N-亚氨基二乙酸（N-IDA）硼酸酯的高温动态共价化学策略，与自由基交联相结合成功开发了兼具优异稳定性和可回收性的热固性材料。

  2026年5月18日，相关工作以“Enhanced B–N Coordinated Dynamic Boronate Chemistry for Recyclable Thermosets with Elevated Stability”为题发表在《Nature Communications》上（Nat Commun., 2026, DOI: 10.1038/s41467-026-73149-2）。文章第一作者是复旦大学博士后徐超然，通讯作者为复旦大学潘翔城教授和卡耐基梅隆大学Krzysztof Matyjaszewski教授。该研究得到国家自然科学基金委、上海市基础研究特区计划等项目的支持。

  N-IDA硼酸酯具有独特的三齿螯合结构，其羰基的吸电子效应降低了羧基氧上的电子密度，增强了硼中心的Lewis酸性，从而形成了更强的B–N配位键（键长约1.65 ?），显著优于分子间B–N配位（1.80–1.98 ?）和分子内B–N配位（约1.75 ?）体系。这种增强的B–N配位使动态交换反应温度提升至150 °C以上(图1)。

图1. 增强B–N配位驱动的N-配位亚氨基二乙酸（N-IDA）硼酸酯高温动态共价化学

  团队设计合成了含N-IDA硼酸酯的自由基交联剂（BRA-T和BRA-O），可通过自由基聚合或自由基交联直接将商业单体（如甲基丙烯酸甲酯）和商业热塑性塑料（如PCL、PBAT、PLA、ABS）转化为可回收的热固性材料，无需改变现有生产设备和工艺流程。以PMMA热固性材料为例，经过三次破碎-热压再加工循环后，力学性能保持率达90%。通过二乙醇胺的选择性交换反应，还可实现热固性材料的高效解交联，回收率达85%。稳定性测试表明，基于N-IDA硼酸酯交联的ABS热固性材料在热稳定性、力学性能和蠕变抗性方面与传统静态交联（EDMA）体系相当，优于二氧杂硼烷（DOBL）体系。在行业标准的85 °C/85% RH环境老化测试（168小时）后，材料的力学性能与未老化样品相当，展现出卓越的耐候性。

  团队进一步将该策略应用于热缩交联聚乙烯（XLPE）体系。N-IDA硼酸酯的高温交换特性创造了独特的温度窗口：结晶温度（T_c ~100 °C）< 熔点（T_m ~120 °C）< 拉伸/收缩温度（140–150 °C）< 动态交换温度（>150 °C），确保了在热缩管加工温度范围内交联网络的完整性，同时在更高温度（>170 °C）下实现再加工（图2）。PE-BRA-O材料经三次再加工后仍保持优异的形状记忆性能，收缩比超过3:1，与传统XLPE热缩管相当。此外，N-IDA硼酸酯的引入未明显影响到聚乙烯的电绝缘性能，介电常数（2.2–2.3）、介电损耗（<0.01）、击穿强度和体积电阻率均与原始PE相当。

图2. 基于高温动态硼酸酯化学的交联聚烯烃材料

  论文信息：

  论文题目：Enhanced B–N Coordinated Dynamic Boronate Chemistry for Recyclable Thermosets with Elevated Stability

  全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-73149-2

  课题组网站http://www.panxlab.com（常年招收对高分子合成感兴趣的博士后研究员、硕士和博士研究生等）