环氧树脂及其碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料结合了低密度、出色的比刚度和强度、可调的机械性能以及易于加工的特点，在航空航天、石油化工、轨道交通、风能系统、医疗设备和运动器材等多个领域有广泛的应用[1]，[2]。然而，环氧树脂的易燃性使其CFRP复合材料在消防安全方面存在显著不足[3]，[4]。这些复合材料在燃烧时会剧烈燃烧并释放大量有毒烟雾[5]，这不仅威胁到人们的生命和财产安全，也极大地限制了环氧树脂的应用。同时，提供优异热机械稳定性的共价交联网络也使得热固性环氧树脂不溶于水且难以熔化，从而难以回收和再利用。因此，使用寿命结束的CFRP作为不可处理的废物积累，导致了严重的资源问题和环境负担[6]，[7]。
为了克服环氧树脂的易燃性，研究人员开发了一系列含有磷[8]、[9]、[10]、氮[11]、硅[12]或硼[13]的反应型阻燃体系，这些阻燃剂通过共价键结合到交联网络中。其中，基于磷的阻燃剂具有最高的效率，因为它们能在气相中捕获自由基，并在固相中催化炭化形成[14]。当磷与氮或硅结合时，可以在较低的添加量下实现更好的阻燃效果，同时减少烟雾和有毒排放[15]，[16]。然而，这些反应结构大多会消耗环氧树脂或固化剂的功能基团，从而导致交联密度降低，强度和模量下降。因此，在高性能环氧体系中，阻燃性与机械性能之间的平衡一直是一个重大挑战。
为了赋予热固性环氧树脂可回收性，人们将多种动态共价键（包括酯键[17]、[18]、亚胺键[19]、二硫化物[20]、[21]、Diels-Alder加合物[22]、硫脲键[23]、硫酯键[24]和硅氧烷桥[25]、[26]）引入网络中。这些键在热、光或化学环境变化等外部刺激下会发生可逆的断裂和重组，从而可以根据需要重新配置网络结构。因此，这些树脂可以在编程条件下反复加工，或在温和溶剂中在低温下解聚[27]，[28]。亚胺键无需催化剂即可快速交换，简化了再加工过程，同时引入了促进炭化形成的富氮基团[29]；在高温下，这些基团会发生额外的自交联，进一步增强防火性能[30]。使用酸酐或羧酸固化剂[31]、[32]容易形成的动态酯键容易与胺基发生酰胺化反应[33]，从而提供了一种低能耗的降解途径。因此，将动态亚胺和酯与反应型磷、氮基阻燃基团协同整合已成为实现环氧体系中优异防火性和可回收性的实用策略[34]，[35]，[36]，[37]。
在这里，我们通过引入一种同时含有环三磷杂环和动态亚胺基团的六官能羟基化合物作为固化促进剂，解决了环氧树脂中阻燃性、可回收性和机械性能之间的平衡问题。此外，还将9,10-二氢-9-氧-10-磷菲并-10-氧化物（DOPO）和动态酯键引入环氧网络中（图1）。这一策略不仅提高了交联密度，还协同改善了阻燃性、可回收性和机械性能。磷和氮基阻燃剂在燃烧过程中同时在气相和固相中发挥作用。同时，无催化剂的动态亚胺和酯键促进了网络的可逆断裂和重组，从而协同增强了阻燃性和可回收性。通过优化阻燃剂和动态键的含量，所得环氧树脂的拉伸强度达到87.1 MPa，极限氧指数（LOI）为34.3%，并在UL-94测试中获得了V-0等级。此外，固化后的树脂可以通过在180°C和5 MPa下热压1小时从粉末重新加工成片材，并且可以在130°C下用二乙烯三胺在6小时内完全降解。这项工作为可回收阻燃环氧系统的规模化生产和实际应用提供了关键的技术基础，为各行业的高性能材料提供了可持续的解决方案。
