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合肥學院楊偉教授團隊等 CEJ：鋅-卟啉配合物用于改善聚苯乙烯的機械性能、抗紫外線性能、熱穩定性和防火性能

2022-04-25 來源：高分子科技

聚苯乙烯（PS），作為一種多功能的合成芳香族聚合物，具有優良的耐化學性、低密度和易加工性，被廣泛用于電子、包裝和建筑行業。然而，幾個主要的缺點限制了PS的廣泛應用：（1）耐紫外線老化能力弱;（2）本質上的易燃性；（3）較差的機械性能。解決這些問題一直是PS領域中重大的挑戰之一。

圖1 TBPP/PS 和 Zn-TBPP/PS復合材料的制備過程

近期，合肥學院能源化工與材料學院楊偉教授團隊合成了用于制造高性能PS復合材料的金屬溴卟啉多功能添加劑（5,10,15,20-四（4-溴苯基）卟啉（TBPP）和5,10,15,20-四（4-溴苯基）卟啉鋅(Zn-TBPP)）（圖1）。TBPP和Zn-TBPP都表現出較高的熱穩定性和良好的紫外線吸收能力，在100小時紫外線老化后，在不犧牲機械性能的情況下，顯著增強了PS的抗紫外線能力，而且添加5wt%的Zn-TBPP可以顯著提升PS的熱穩定性。此外，來自于卟啉和PS鏈之間強烈的π-π相互作用，PS的機械性能在wt%的Zn-TBPP添加到PS中時，PS的拉伸強度和斷裂伸長率得到顯著增強。最后，與TBPP/PS相比，Zn-TBPP/PS表現出更好的阻燃性能，對PS燃燒時的峰值熱時放速率、峰值CO和CO2產量具有更好的抑制效果。表明鋅元素的加入具有更好的催化阻燃效果。該工作以“Synthesis of zinc porphyrin complex for improving mechanical, UV-resistance, thermal stability and fire safety properties of polystyrene”為題發表在《Chemical Engineering Journal》上（Chemical Engineering Journal 442 (2022) 136367）。文章第一作者是合肥學院朱三娥副教授，共同第一作者香港城市大學在讀博士生楊雯杰，共同通訊作者為澳大利亞新南威爾士大學Anthony Chun Yin Yuen博士。該研究得到國家自然科學基金和安徽省自然科學基金杰出青年基金等的支持。

圖2. PS和復合材料老化前的拉伸應力曲線（a）；（b）卟啉和相應的復合材料的π-π相互作用；（c）不同添加劑填充的PS復合材料機械性能的提高比較；（d）老化后的PS和復合材料的拉伸應力曲線；（e）老化前和老化后PS和合材料機械性能的下降；（e） PS和復合材料在老化前和老化后機械性能的降低。

圖3. PS及其復合材料在氮氣（a，b）和空氣（d，e）環境下的TGA和DTG曲線；（c） PS及其復合材料在5 wt%失重初始分解溫度的實驗值與計算值的比較；（f） 5Zn-TBPP/PS和不同的PS復合材料之間初始分解溫度的提高的比較。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722018629

下載：Synthesis of zinc porphyrin complex for improving mechanical, UV-resistance, thermal stability and fire safety properties of polystyrene

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（責任編輯：xu）

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