生物基vitrimer材料研究进展

张家乐，薄采颖，贝 钰，沙 野 ，贾普友*，周永红

（1.中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏省生物质能源与材料重点实验室，江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心，南京 210042；2.南京林业大学理学院，南京 210037）

0 前言

塑料总体分为两类，即热塑性塑料和热固性塑料。前者由有限长度聚合物链组成，如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯；后者是由分子链相互交联而形成的三维网络结构大分子，如环氧树脂、酚醛树脂和硅树脂。当热塑性塑料达到黏流温度（Tf）以上时，在宏观上会像黏弹性液体一样流动[1-3]，使得材料能被反复熔化和成型[4]。与热塑性塑料不同，热固性塑料内三维网络的形成抑制了聚合物链在热或溶剂作用下的扩散，从而具有优异的尺寸稳定性、力学强度、化学稳定性和抗蠕变性能。然而，热固性材料的网络拓扑结构和宏观形状一旦固化就会“定型”，使其无法被多次加工，造成环境污染和资源浪费，通常只能用作填料和燃料来再利用[5]。

动态共价聚合物网络（DCPN）[6]的出现开始改变我们对聚合物的理解。由此制得的vitrimers既有热固性聚合物的优点又可以像热塑性聚合物一样可以多次再加工，有效缓解环境问题和减少化石资源的浪费，符合当代可持续发展的需求。关于vitrimers的相关研究成为近几年的研究热点。

1 vitrimer的发展史及其特性

Lehn在20世纪90年代早期提出“dynamers”概念。2010年，Bowman等提出共价可适性网络（CAN）[7]，在加热、加催化剂、光照或一定pH值时，它们会动态地可逆。在没有以上外界刺激的情况下，它们的交联结构赋予它们类似热固性材料的特性，如高强度和耐久性。传统的热固性材料基本上是不可回收的，而CAN由于其交联的动态性质，基本上是可以回收的。CAN还能表现出诸如可塑性、形状记忆和自我修复等特性。

2011年，Leibler提出一类新的CAN[8]，带有充足的羟基-酯分子的环氧/酸酐网络可以通过动态酯化反应进行再加工。在该网络中，酯键断开伴随着新的酯键形成，因此任何温度下都有恒定的交联密度，如图1（b）所示。在这种关联机制下，网络聚合物的黏度会随着温度的升高而逐渐降低，遵循Arrhenius定律[9]。这种特殊的黏度-温度关系不同于典型的聚合物熔体，而类似于玻璃体二氧化硅，因此被命名为“vitrimer”。清华大学张希院士将其翻译为“类玻璃高分子”[10-11]。vitrimer是具有动态共价键的永久性化学网络并允许网络改变其拓扑结构，同时在低于降解温度下保持系统中化学键的数量不变[12]。在各种外部刺激（如热或光）的作用下，vitrimer内部的动态共价网络可以重新排列。这种动态共价键使得vitrimer兼具热固性材料和热塑性材料的特性，并有可能填补热固性和热塑性材料之间的空白[13-14]。

图1 两种共价适应网络示意图[15]Fig.1 Scheme of two covalent adaptable networks[15]

热固性材料在温度低于其玻璃化转变温度（Tg）时表现为玻璃状固体，在高于其Tg或熔融温度（Tm）时则表现为无定形或半结晶聚合物的弹性体。对于无定形或半结晶聚合物，当加热超过Tf时，热塑性塑料发生流动。无定形热塑性塑料的黏度在Tg和Tg以上约100℃之间遵循WLF[16]模型；在更高温度下具有Arrhenius型温度依赖性[17-21]。

为了使vitrimer流动，分子网络拓扑结构必须能够重组。这需要动态键能够断开并有足够的能量打破阻止聚合物链长距离运动的物理相互作用。vitrimer流动态到固态的转变反映了聚合物链运动的冻结或交换反应的淬灭[8，22]。在这种情况下，vitrimer呈现出一种独特的特征转变温度，即Tv。它被定义为熔体黏度等于1 012 Pa·s时的温度，对应的即是网络拓扑结构的冻结[23]。

Tv与Tg（以及半结晶vitrimer的Tm）的大小决定了材料的热力学特征，如图2所示。以无定形的vitrimer为例，其Tv值大于Tg值。加热到Tv的过程中经历了玻璃态到橡胶态的转变。在Tg和Tv之间的温度范围内，材料表现为弹性体，因为交换反应足够慢，以至于拓扑结构保持冻结。当温度达到Tv时，交换反应变快并允许材料宏观流动，该材料开始表现为黏弹性液体，其熔体黏度随着温度的升高逐渐降低。同样，对于Tm低于Tv的半结晶vitrimer，材料在Tm和Tv之间表现得像弹性体，在Tv以上表现得像黏弹性液体，其熔体黏度随温度逐渐下降。

图2 无定形vitrimer和半结晶vitrimer的lnη与温度的关系图[23]Fig.2 Plot of ln η versus temperature for amorphous vitrimer and semicrystalline vitrimer[23]

2 基于不同机理的vitrimer

2.1 基于酯交换

酯交换反应是通过烷氧基部分互换使得一种结构的酯变为另外一种结构的反应，这一过程可以通过酸或碱类催化剂来促进。2011年，Leibler等在基于聚酯交联网络的环氧聚合物中引入了酯交换反应催化剂，合成了第一个环氧vitrimer，证明了其熔体黏度的Arrhenius型温度依赖性并证实熔体黏度可以通过操纵动态共价键的寿命来控制[24-29]。

Huang等[13]根据催化酯交换机理，以双酚F环氧树脂（BPF）为基体、戊二酸为固化剂、N-甲基咪唑为酯交换促进剂制备了一种室温玻璃态的环氧树脂vitrimer，并用超支化聚合物Hyper C102进行增韧改性，如图3所示。其中环氧树脂中的环氧基团与Hyper C102和戊二酸中的羧基形成酯键，从而促使体系交联成体型结构。处于高温环境中，在酯交换促进剂N-甲基咪唑的作用下，该vitrimer中开始发生酯交换反应，体系分子链表现出不同于一般热固性树脂的流动性。结果发现超支化聚合物的加入使材料的交联密度降低，继续加入超支化聚合物交联密度上升，这是由于内部微相分离消失后形成连续相结构。此外，具有不同超支化聚合物含量的各组样品松弛时间均在30 min以内，且均能在1 h松弛到初始模量的10%以下。这说明该材料内部酯交换效率高，分子链在高温下有很强的运动性。

图3 化学结构式和酯交换反应示意图Fig.3 Chemical structure and transesterification of epoxy vitrimer

Russell等[30]基于肟酯键交换来代替传统的酯键，如图4所示。在无催化剂的条件下，采用硫醇-烯点击化学法合成具有高拉伸性和延展性的聚肟酯（POE）vitrimer。该vitrimer经过回收后的机械性能几乎没有退化。与传统的羟基相比，肟羟基更容易去质子，键交换反应活化能大大降低，故可以进行迅速的拓扑网络重排。

图4 肟酯键交换反应Fig.4 Transesterification of oxime-ester bonds

目前的研究探索了不同的胺催化（叔胺，如三丁胺；仲胺，如二丁胺；和伯胺，如丁胺）、共价键合的环氧树脂网络的酯交换[31-32]，不同的网络结构和酯化率与所使用的胺及其含量有关。与伯胺和仲胺相比，叔胺催化剂在环氧树脂vitrimer中诱发的vitrimer行为，其活化能为93.6 kJ/mol，自修复温度为160℃，愈合性能大大改善[33]。

2.2 基于转氨基化反应

转氨反应是一个可逆反应[34]，乙烯基聚氨基甲酸酯的转氨反应可在没有催化剂的情况下进行，也可在添加酸和碱添加剂的情况下改变交换动力学。通过布朗斯特酸或路易斯酸的酸/碱催化可以调整乙烯基聚氨基甲酸酯流动性，降低转氨基反应的活化能（45 kJ/mol）[24]。

Denissen等[35]在无催化剂情况下把乙烯基聚氨酯作为vitrimer可交换基团。从热力学的角度来看，可交换的碳氮键基团与酰胺或氨基甲酸酯键密切相关。碳碳双键与羰基发生了电子共轭，因此乙烯基聚氨酯对水解稳定，甚至可以在作为溶剂的水中定量形成。从动力学的角度来看，乙烯基聚氨酯分子具有典型的迈克尔受体的反应性，通过胺基共轭亲核加成，取代不太稳定的碳-碳双键，而不是更强的羰基双键。在没有催化剂的情况下，低分子量化合物在100℃以上发生了交换反应。利用乙酰乙酸酯和胺类单体之间的缩合反应，在释放出水的情况下，通过大规模聚合制备了乙烯基聚氨酯聚合物网络。网络中存在足够的游离胺以允许发生交换反应。最终所制备的材料显示出良好的力学性能，类似于环氧树脂/酸vitrimer，但松弛时间很短（在150℃下为3 min）。这些快速的动态交换归因于网络中含有高密度的乙烯基聚氨酯，以及低的非催化活化能（60 kJ/mol）。

相较于酯交换机理，基于转氨基化的vitrimer具有相似的力学强度和更短的应力松弛时间，克服了酯交换vitrimer材料的水解稳定性较差的缺陷，如图5所示。但是N—H键易被氧化，因此，此类vitrimer材料长期使用时不耐氧化。

图5 聚氨酯树脂的合成以及乙烯基聚氨酯和胺的交换反应Fig.5 Synthesis of vinylogous urethane and exchange of vinylogous urethanes and amines

Prez等[36]研究了一种以Al2O3（AT1）为催化剂的乙烯基聚氨酯基聚二甲基硅氧烷vitrimer，他们发现填料既可以作为增强剂，也可以作为乙烯基聚氨酯vitrimer体系的催化剂。他们根据松弛时间分析了中性、酸性和碱性填充物催化剂在转氨基化反应中的影响。与装载酸性催化剂的样品相比，中性催化剂的应力松弛时间更长。由于链的流动性降低，酸性和碱性催化剂稍微改变了松弛时间。此外，填料对活化能也有一定的影响，酸性和碱性的填料比中性填料具有更强的相互作用，因此这些酸性和碱性的填料有助于提高材料的力学强度。

2.3 基于烷基交换反应

从Goethals等的开创性研究中，已知苄基硫铵盐和硫醚在室温下容易交换烷基链且不需要任何添加剂或催化剂。Prez等[37]尝试了活性较低的脂肪族锍盐和硫醚的烷基转移反应，通过烯烃和硫醇单体的光诱导硫醇-烯反应制备聚硫醚网络。可交换的三烷基锍键很容易通过硫醚官能团的部分烷基化引入，从而形成聚（硫醚-锍）网络（PTESSs），如图6所示。

图6 C-N烷基和硫磺盐的烷基转移以及vitrimer材料设计Fig.6 C-N alkyl and alkyl transfer of sulfur salts and vitrimer material design

该PTESS材料有较高的活化能（113 kJ/mol），具有明显的温度依赖性从而有利于加工。Tm在30℃和60℃之间的半晶体vitrimer在160℃下的应力松弛时间很短且无需使用任何催化剂。此外，这些聚离子网络可以被回收和重塑而不损失力学性能。

Drockenmuller等[38]在无溶剂和催化剂的条件下，通过α-叠氮-ω-炔单体加聚，以及所产生的聚（1，2，3-三唑）与一系列双官能团交联剂的同时烷基化，获得了高离子含量的可调控网络，如图7所示。温度诱导的1，2，3-三唑交联联结和卤素功能化悬链之间的C—N键的烷基转移交换，使这些高度交联的永久性网络得以回收和再加工。实验采用一锅法，按照化学计量比加入α叠氮-ω-炔和交联剂1，6-二溴己烷，反应分两步进行：首先，炔与叠氮基团发生环加成生成1，2，3-三唑，其次1，6-二溴己烷中的溴使得三唑季铵化形成三唑翁离子盐，由于卤化物为双官能度，因而可以在不同分子链中起到交联作用。

图7 导电离子网络的制备Fig.7 Preparation of conductive ion networks

3 生物基vitrimer材料

vitrimer材料一般由化石资源制备。当材料被循环利用多次后，最终还是变成废弃物，导致环境污染。解决这一问题的最优解是以生物质资源作为原料。随着化石资源的枯竭和石油价格的上涨，开发以生物基聚合物替代石油资源聚合物变得非常重要。为了实现可持续发展，近些年来生物基vitrimer成为了研究热点。

3.1 木质素基vitrimer

在过去的几十年里，大量的研究致力于将木质素用于制备生物基vitrimer材料[39-41]。一些研究集中在开发木质素的离解型CAN上，大多利用呋喃和马来酰亚胺的Diels-Alder反应[42]。卡夫木质素（KL）被用作二环氧树脂单体的聚羧酸交联剂，在锌催化剂下合成木质素基vitrimer。KL含有一些羧酸（—COOH）基团，但数量相对较少。为了增加KL的—COOH含量，两项研究分别采用两种不同的策略，如图8所示。Zhang等利用臭氧改性KL，通过打开酚环并氧化脂肪族—OH基团形成—COOH基团。使用相对温和的条件可以防止木质素的解聚。Hao等[43]将—OH基团与环状酸酐（4-甲基环己烷-1，2-二羧酸酐，MHHPA）反应，在KL上产生—COOH基团。脂肪族—OH基团发生了定量反应，而大约70%的酚类—OH基团被改性。这2种修饰都将KL转化为—COOH基团含量高的聚羧酸。改性的KL与脂肪族二环氧单体（PEG-二环氧或环氧化的癸二酸）反应形成酯键。改良后的木质素还具有残留的酚类—OH基，它们也可以与环氧树脂反应形成醚键。由于—COOH基团多于酚类—OH基团，所形成的网络包含大多数动态酯键和少数永久醚键，在锌催化剂存在的情况下，显示出典型的vitrimer特性。通过改变环氧树脂和—COOH的比例，产生了具有不同交联密度的材料。Tang等[44]由环氧化分级木质素和癸二酸成功制备了一种木质素含量高达70%的完全生物基动态交联vitrimer，无需额外的化学修饰。同时，也系统地研究了木质素结构对所得木质素基环氧vitrimer（LEV）性能的影响。结果表明，木质素中的酚羟基含量和柔性与刚性键的比例与所得LEV的拉伸强度、韧性、自修复能力和可再加工性有很强的相关性。

图8 引入—COOH基团的卡夫木质素的化学修饰Fig.8 Chemical modification of Kraft lignin with the introduction of COOH groups

Xue等[45]用木质素的缩水甘油醚逐渐替代DGEBA，成功地合成了高力学强度和高木质素含量的木质素基vitrimer。木质素基vitrimer的力学性能可通过木质素缩水甘油醚和DGEBA的不同比例进行调节，这些vitrimers的弹性模量和拉伸强度分别可以达到2 GPa和46.8 MPa。

木质素基vitrimer材料可用作胶黏剂，具有取代石油基胶黏剂的潜力。Liu等[46]制备了具有自愈和再加工能力的木质素基聚脲胶黏剂，如图9所示。木质素通过与聚醚胺的曼尼希反应进行改性，得到氨基功能化的木质素。它与异氰酸酯端接的预聚物、聚醚胺和含二硫的二胺（双（4-氨基苯基）二硫）相结合，得到聚脲。由于芳香族二硫化物的动态性质，可观察到快速的应力松弛，在50℃时松弛时间低于5 min。胶黏剂自修复和重复使用可多达10次且没有严重的搭接剪切强度损失。Zhang等[47]制备了一种高木质素含量的完全生物基vitrimer材料，如图10所示。将臭氧处理过的KL用癸二酸环氧树脂固化，形成可键交换的交联网络。该生物基vitrimer在高温下表现出优异的形状记忆和自修复性能。此外，他们还探索了该vitrimer材料作为胶黏剂的潜力。当用于黏合铝板时，该材料表现出内聚破坏，并显示出6.3 MPa的搭接剪切强度。在190°C时，可以通过酯交换反应重新粘合铝板，且重新黏合后仍显示出足够的搭接剪切强度。由于酯交换反应，黏合在一起的两块铝板在高温下可以很容易地分离。

图10 Se-EP/Oz-L vitrimer制备示意图及通过酯交换的重建Fig.10 Preparation of the Se-EP/Oz-L vitrimer and its reconstruction through TERs

3.2 植物油基vitrimer

大豆油（SO）是最重要的植物油之一，全世界的产量超过6 000万吨/年。它主要由油酸和亚油酸组成，分别具有1个和2个不饱和度。SO可以被环氧化产生环氧大豆油（ESO），ESO是一种可大规模获得生物质资源，具有合成生物基vitrimer的巨大潜力。一些研究使用各种生物基三酸交联ESO，合成了完全生物基的酯化vitrimer。近几年来，有研究分别采用甘草酸（GL）和松香基富马酸（FPA）作为ESO的交联剂，使用1，5，7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯（TBD）作为催化剂，在不对初始单体进行化学改性的情况下，生产了ESO-GL vitrimer，如图11所示。该vitrimerTg较低（39～64℃），在215℃以上表现出良好的热稳定性。在200℃下观察到蠕变恢复和良好的可回收性，在3次再加工循环后保持稳定的拉伸模量。该聚合物还被证明可在乙二醇中降解，为化学回收提供了可能。同样，使用Zn（acac）2作为酯化催化剂，合成了ESO-FPA vitrimer。其主要特征是Tg为65℃，拉伸强度为16 MPa。该聚合物在300℃以上表现出良好的热稳定性，在180℃时有自愈行为，在80℃时有形状记忆恢复。Li等[48]以环氧大豆油为原料，用二硫醇硼酸酯固化剂（BDB）固化，合成了一种含有动态硼酸酯键的生物基可回收环氧vitrimer胶黏剂（ESOBV）。交联的ESOBV胶黏剂在钢、玻璃、木材和竹板等各种基材上显示出优异的黏合强度（3.84～9.61 MPa）。ESO的环氧基团与BDB的巯基反应生成大量羟基，可以与基材形成氢键。固化后的ESOBV胶黏剂具有高拉伸强度（18.74～25.14 MPa）和优异的热稳定性。网络中的动态硼酸酯键发生拓扑重排，使ESOBV具有良好的可再加工性和可重复使用性。Zhao等[49]通过香草醛衍生的席夫碱（VSB）动态固化剂与1，2-二甲基咪唑作为促进剂固化ESO，合成了一种可回收的环氧vitrimer，如图11所示。VSB的酚羟基对ESO的环氧基具有高反应活性，固化活化能为108.9 kJ/mol。只需简单地改变柔性ESO和刚性VSB的比例，就可以调节环氧vitrimer的网络刚度和交联密度，能够轻松地从软到硬的大范围内调整vitrimer的力学性能。动态席夫碱键为环氧vitrimer提供了出色的可再加工性、可焊接性和可重构性。

图11 ESO和GL的化学结构、固化反应以及ESO/GL网络的拓扑重排的示意图Fig.11 Scheme of the chemical structures of ESO and GL，solidification reactions and topological rearrangement of the ESO/GL network

桐油（TO）是一种从桐树种子中提取的可再生资源。由于易于改性和具有良好的柔韧性，被广泛用于涂料、环氧树脂和增韧剂。与大多数植物油相似，桐油中的脂肪酸以甘油三酯的形式存在，因此桐油易水解。桐油含有约80%的桐油酸，含有3个共轭双键，易与亲双烯体发生Diels-Alder反应。此外，桐油与丙烯酸、马来酸酐或富马酸的Diels-Alder反应加合物易环氧化得到具有末端环氧基团的环氧树脂。在Xu等[50]的研究中，桐油经过甲基酯化反应、Diels-Alder反应和环氧化反应得到具有末端环氧基团的TOTGE。TOTGE用柠檬酸（CA）固化，在无催化剂的条件下，获得了一种具有自修复性能、高力学强度的完全生物基TOTGE-CA vitrimer。由于其末端环氧基团的高反应性，vitrimer网络交联密度高，因此表现出良好的热稳定性和力学性能。固化剂CA将大量羟基（—OH）基团引入vitrimer中，并形成大量的氢键。—OH基团充当催化剂，在没有外部催化剂的情况下允许材料的拓扑网络重排。由于内部的动态酯键和氢键，该材料显示出良好的自修复性、可回收性和形状记忆特性。

Di Mauro等[51]使用各种环氧化植物油（EVO）合成vitrimer，该方法是基于二硫交换和酯化反应的双网络重排法。他们比较了12种不同来源的EVO，并采用2，2′-二硫代二苯甲酸（DTBA）作为含有二硫化物联结的动态固化剂，以咪唑作为催化剂。结果表明所有的vitrimer在120～170℃之间均可以回收。

3.3 纤维素基vitrimer

纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，大量研究使用纤维素及其衍生物来合成vitrimer。纤维素参与了vitrimer网络的形成，而不仅仅是作为填充物使用。Wei等使用Ti（IV）作为催化剂，从双（6元环状碳酸酯）（BCC）和1，3-丙二醇（PD）合成了一种聚碳酸酯vitrimer[52]，如图12所示。所得材料显示出良好的稳定性、表面耐水性和耐DMSO性，并具有自愈性，在温和条件下易于回收。

图12 纸张增强的聚碳酸酯玻璃纤维的制造示意图[55]Fig.12 Scheme of the fabrication of paper-reinforced polycarbonate vitrimer[55]

其他一些研究通过氧化将部分纤维素—OH基团转化为—COOH基团。纤维素的羧基被用来与环氧树脂反应生成β-羟基酯[53]。基于二聚体脂肪酸和聚二甲基硅氧烷—二环氧树脂的vitrimer，被加入纤维素纳米纤维[54-55]制备了一种疏水性的vitrimer。其中，纤维素的—OH和—COOH基团参与了vitrimer网络的形成，形成了具有高强度和刚度的复合材料，使材料具有疏水性。Lossada等[56]首次将纤维素纳米纤维（CNF）与vitrimer纳米颗粒的胶体分散物合成纳米纸材料。由脂肪酸和聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备的低玻璃化转变疏水类玻璃高分子，其内部可以通过酯交换反应实现交联的动态重组，使CNF表面具有良好的相容性。由此产生的薄膜具有良好的延展性、可拉伸性和高耐水性，如图13所示。

图13 基于PDMS的低Tgvitrimer纳米颗粒（VP）与CNF混合制备CNF/vitrimer纳米复合材料[56]Fig.13 Preparation route of CNF/vitrimer nanocomposites by aqueous mixing of PDMS-based low Tg vitrimer nanoparticles（VP）with CNF[56]

Liu等[57]制备一种基于酯交换的纤维素基vitrimer。他们以邻苯二甲酸醋酸纤维素（CAP）为基体，双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）为固化剂。CAP中的羧基与DGEBA中的环氧基反应生成β-羟基酯键，添加少量助剂丁二酸酐（SA）到反应体系中可以与CAP中的羟基发生开环反应产生羧基，羧基进一步与DGEBA中的环氧基反应生成β-羟基酯键。β-羟基酯键可在高温下实现断裂和重新形成，这为制备生物基vitrimer提供了新的途径。

3.4 香草醛基vitrimer

香草醛作为一种来源于香草豆和木质素的生物质资源，显示出制备生物基自修复材料的强大潜力。香草醛具有高反应活性的酚羟基和醛基，香草醛中的醛基可与其他化合物上的胺基反应，形成含有亚胺结构的希夫碱化合物（R1R2C=NR3）。目前，基于希夫碱的自修复材料的原料大部分为香草醛。Geng等[58]将动态亚胺共价键引入到基于香草醛的聚希夫碱vitrimer网络中。由香草醛单体合成的二醛单体与胺交联剂反应形成动态亚胺键网络，赋予该vitrimer材料在酸解下的热再加工性和化学回收能力。经过3个热加工循环，由于网络内部发生亚胺复分解反应，该聚希夫碱vitrimers的拉伸强度和断裂伸长率可以分别恢复到71.2%和72.8%。二醛单体在强酸溶液下表现出优异的可回收性，可重复使用以再次合成聚希夫碱vitrimers。

Memon等[59]以生物基香草醛和石油基对羟基苯甲醛为原料合成了2种含亚胺固化剂。由这2种固化剂固化的环氧vitrimer具有高Tg（＞120°C）、拉伸强度（＞60 MPa）、弹性模量（＞2 500 MPa）和良好的耐溶剂性。由于引入了亚胺动态共价键，固化后的环氧Vitrimer可再加工和自修复。研究表明，与石油基固化剂固化的环氧树脂相比，由香草醛基固化剂固化的环氧树脂具有优异的热、力学和回收性能。

4 结语

vitrimer是由聚合物链组成的永久性网络，这种网络的拓扑结构可以对外部刺激作出反应而改变。这种行为的关键是将聚合物网络固定在一起的动态共价键，vitrimer的独特宏观特性是基于这些键的寿命与温度的关系。这使得vitrimer可以像热塑性塑料一样被加工，但同时又具有热固性塑料的强大力学性能。然而，要在工业上生产这些材料必须克服设计原理、合成、加工和回收方面的障碍。聚合物化学和物理学将继续推动vitrimer的发展，并利用它来制造可持续的高性能材料。生物基vitrimer在未来有很广阔的发展前景，有利于减少对化石资源的依赖，实现可持续发展。但要把它从一个学术概念转变成现实世界的材料，必须实现可持续的工业化，以满足市场的需求。