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川大王玉忠院士團隊 AFM:可升級回收阻燃泡沫塑料
2024-12-06  來源:高分子科技

  使用阻燃劑是提升高分子材料火安全性降低火災風險的重要途徑。然而,由于污染物的級聯效應,大量有毒阻燃劑、材料制備添加劑的使用以及塑料廢棄物在環境中的累積加劇了全球環境污染與資源浪費問題。因此,亟需發展綠色環保的多功能阻燃劑,同時操控高分子材料的制備過程、安全服役、廢棄物回收及其可循環利用特性,實現材料全生命周期管理和可持續發展。


1環保自適應催化策略實現材料的全生命周期管理和可持續發展


  近日,四川大學王玉忠院士團隊利用環保型羧酸鹽在不同溫度下對材料結構的響應性可控催化活性,提出了一種基于丙酸鈉自適應性催化實現半硬質聚氨酯泡沫綠色制備、高效阻燃和可持續循環升級回收的新策略(圖1)。在常溫和不使用復雜/高生態風險催化劑條件下,丙酸鈉可特異性催化、平衡半硬質聚氨酯泡沫制備涉及的起泡和交聯反應,形成高機械強度(562 kPa)和高回彈(89.3%)泡沫材料,具有優異的抗形變能力;當暴露在火場中時,其通過催化改變氨基甲酸酯鍵和軟段部分的熱解路徑為炭化和生成不可燃氣體CO2,在無傳統阻燃元素(磷、鹵素)的阻燃劑引入和僅添加8.4 wt%時,實現泡沫材料的高效自熄和高極限氧指數(25.5%)。此外,與現有可回收阻燃材料不同,丙酸鈉可同時催化廢棄聚氨酯泡沫網絡碎片化和功能重組,完全回收構建高強度(5.8 MPa)膠粘劑,特別是再生膠粘劑可反復碎片化-重整以進入新的使用循環而無需使用額外的降解、重構催化劑,避免了廢棄泡沫材料和添加劑相關的環境污染,實現了自驅動可持續循環升級回收。


2丙酸鈉催化聚氨酯泡沫制備原理


3聚氨酯泡沫材料的阻燃性能與機理探究


4廢棄阻燃聚氨酯泡沫材料的自驅動可持續升級回收


  相關工作以“Eco-Friendly Self-Adaptive Catalytic Strategy for Plastics Lifecycles: Achieving Green Preparation, Superior Flame Retardancy, and Self-Driven Sustainability”為題發表在Advanced Functional Materials上,第一作者是四川大學環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室碩士研究生吳亞楠王玉忠院士和曾富容助理研究員為論文的共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金(51991351)的支持。


  該工作是團隊近期關于阻燃高分子材料回收相關研究的最新進展之一(Mater. Horiz., 2024, 11, 3585; ACS Materials Lett. 2023, 5, 6, 1692; Mater. Horiz., 2023,10, 4551; Sci. Adv., 2022, 8, eadd8527),不僅解決了應用量大面廣高分子材料面臨的高火安全風險、塑料/添加劑污染、回收可持續性差的難題,可擴展的自適應性催化策略也為未來高分子材料的綠色可持續管理提供了一種新思路


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202419263

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(責任編輯:xu)
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