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四川大學(xué)王玉忠院士/趙海波教授團(tuán)隊(duì) Mater. Horiz.:可化學(xué)回收、耐久普適的籠狀阻燃劑
2024-03-18  來(lái)源:高分子科技

  阻燃劑在降低易燃有機(jī)高分子材料火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方面至關(guān)重要,廣泛應(yīng)用于電子電器、家居裝飾、交通運(yùn)輸、航天航空等領(lǐng)域。然而,現(xiàn)有阻燃體系通常無(wú)法兼顧服役期間的長(zhǎng)效耐久性、阻燃普適性以及廢棄后的可化學(xué)回收性,其難以與基材分離使得廢棄阻燃高分子材料難以高效回收利用,導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境問(wèn)題。因此,亟需研發(fā)兼具高阻燃效率、環(huán)境耐受性和可化學(xué)回收循環(huán)的阻燃劑,以滿足阻燃高分子材料對(duì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。


  近日,四川大學(xué)王玉忠院士/趙海波教授團(tuán)隊(duì)基于可逆界面互鎖策略構(gòu)建了一種具有高阻燃普適性、長(zhǎng)效耐久性且可反復(fù)化學(xué)循環(huán)的微米籠狀阻燃劑。利用含磷酸與過(guò)渡金屬間多重高度協(xié)同的相互作用驅(qū)動(dòng)納米片宏觀自組裝,形成具有鋸齒狀多孔表面結(jié)構(gòu)的籠狀粒子(PM),其可通過(guò)pH刺激組裝網(wǎng)絡(luò)的可逆失穩(wěn)和動(dòng)態(tài)重構(gòu),實(shí)現(xiàn)從高分子基體中的高效分離、再生和循環(huán)利用,而完整保留的高分子基體則可通過(guò)傳統(tǒng)的化學(xué)回收方法進(jìn)行回收利用,從而避免阻燃劑存在對(duì)其化學(xué)降解效率、回收產(chǎn)物純度和再生材料性能的負(fù)面影響(圖1)。與現(xiàn)有的可回收阻燃體系不同,通過(guò)化學(xué)回收可以獲得初始原料單體(含磷酸與過(guò)渡金屬離子),其可通過(guò)化學(xué)重構(gòu)以適應(yīng)其它不同領(lǐng)域的差異化應(yīng)用需求。此外,PM鋸齒狀的表面結(jié)構(gòu)提供了額外的孔隙和接觸面積,高分子基體向內(nèi)滲透并與其形成緊密的界面互鎖,賦予其苛刻環(huán)境下的長(zhǎng)效耐久性,適用于多種熱塑/熱固性高分子材料(如聚氨酯、聚碳酸脂、環(huán)氧樹(shù)脂等)火安全性的大幅提高。


  相關(guān)工作“Microcage flame retardants with complete recyclability and durability via reversible interfacial locking engineering”為題發(fā)表在Materials Horizons上,并被編輯選為Front Cover,論文第一作者為四川大學(xué)環(huán)保型高分子材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室博士后曾富容,王玉忠院士和趙海波教授為論文的共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(51991351)的支持。 


層級(jí)組裝構(gòu)建籠狀阻燃劑PM


 圖2 廢棄阻燃聚氨酯泡沫的分離和化學(xué)回收


 3 PM對(duì)不同高分子基材的耐久阻燃性能


  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于阻燃高分子材料回收相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一(Sci. Adv.20228, eadd8527Mater. Horiz., 2023,10, 4551ACS Materials Lett. 2023, 5, 6, 1692),不僅通過(guò)化學(xué)回收阻燃劑實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,可擴(kuò)展的可逆界面互鎖策略也為廢棄阻燃高分子材料的高效回收利用提供了一種新的簡(jiǎn)便途徑。


  原文鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh00116h

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