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合肥學(xué)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(wěn)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(yōu)良的耐化學(xué)性、低密度和易加工性,被廣泛用于電子、包裝和建筑行業(yè)。然而,幾個主要的缺點限制了PS的廣泛應(yīng)用:(1)耐紫外線老化能力弱;(2)本質(zhì)上的易燃性;(3) 較差的機械性能。解決這些問題一直是PS領(lǐng)域中重大的挑戰(zhàn)之一。



1 TBPP/PS Zn-TBPP/PS復(fù)合材料的制備過程


  近期,合肥學(xué)院能源化工與材料學(xué)院楊偉教授團隊合成了用于制造高性能PS復(fù)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)。TBPPZn-TBPP都表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)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%Zn-TBPP可以顯著提升PS的熱穩(wěn)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%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(xiàn)出更好的阻燃性能,對PS燃燒時的峰值熱時放速率、峰值COCO2產(chǎn)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(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上(Chemical Engineering Journal 442 (2022) 136367)。文章第一作者是合肥學(xué)院朱三娥副教授,共同第一作者香港城市大學(xué)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(xué)Anthony Chun Yin Yuen博士。該研究得到國家自然科學(xué)基金和安徽省自然科學(xué)基金杰出青年基金等的支持。


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



3. PS及其復(fù)合材料在氮氣(ab)和空氣(de)環(huán)境下的TGADTG曲線;c PS及其復(fù)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(fù)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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