隨著社會(huì)的高速發(fā)展,人們對(duì)聚合物材料的使用性能提出了更高的要求,同時(shí)這些材料引起的環(huán)境污染問題也引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。聚合物材料的全生命周期設(shè)計(jì)成為了一種有效的解決方案,其中包括實(shí)現(xiàn)材料制備過程的節(jié)能化、功能應(yīng)用的高性能化以及服役后的可利用性。為此,近年來(lái),中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所唐濤研究員課題組將反應(yīng)性增塑和反應(yīng)誘導(dǎo)相分離與超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)相結(jié)合,提出了“增塑-發(fā)泡-增強(qiáng)”(PFR)結(jié)構(gòu)功能一體化策略,成功制備出兼具高性能和可再加工性的聚氯乙烯/聚脲納米復(fù)合泡沫(Chem. Eng. J. 2022, 450, 138071.)、聚苯醚/聚脲納米復(fù)合泡沫(Compos. Commun. 2023, 40, 101589.)以及苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚脲納米復(fù)合泡沫(Compos. Part B 2023, 264, 110908.)。PFR策略不僅可以顯著改善聚合物的熔融加工性和超臨界發(fā)泡性能,而且由于原位形成了獨(dú)特的納米級(jí)海-島微相分離結(jié)構(gòu),所得納米復(fù)合泡沫展現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能、耐溶劑性、形狀記憶以及可再加工性,實(shí)現(xiàn)了材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上熱塑性與熱固性的有機(jī)結(jié)合。這類輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫材料在航空、航天、艦船、陸上交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
氯化聚氯乙烯(CPVC)作為一種應(yīng)用前景廣闊的新型工程塑料,具有比PVC更為出色的綜合性能。然而,由于熔體粘度高且熱穩(wěn)定性仍然相對(duì)較差,其難以采用超臨界發(fā)泡制備出輕質(zhì)、高性能泡沫材料,并且不適于通過機(jī)械回收。同時(shí),在化學(xué)回收中也容易生成強(qiáng)毒性化合物二噁英的前驅(qū)體氯代芳烴化合物。目前,對(duì)于PVC等含氯聚合物的化學(xué)回收,主要是先利用金屬氧化物或強(qiáng)堿脫氯,再通過碳化回收,制備功能性碳材料。然而,低效率以及大量金屬殘留又帶來(lái)了新的問題。而且,以上回收方法,都會(huì)破壞材料原有的3D微結(jié)構(gòu)。因此,含氯聚合物基材料的全生命周期設(shè)計(jì),目前仍面臨較大挑戰(zhàn)。
圖1 CPVC/PUA納米復(fù)合泡沫的制備工藝和升級(jí)回收示意圖
圖2 CPVC/PUA納米復(fù)合泡沫的制備及其結(jié)構(gòu)表征
圖3 CPVC/PUA納米復(fù)合泡沫的機(jī)械性能、隔熱性能、耐溶劑性能和耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性
圖4 CPVC/PUA納米復(fù)合泡沫的耐燒蝕性能
圖5 PUA原位催化CPVC交聯(lián)成碳機(jī)理
圖6 CPVC/PUA納米復(fù)合泡沫升級(jí)回收制備碳泡沫及其電磁屏蔽性能
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X23005079?via%3Dihub
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