合肥学院杨伟教授团队等 CEJ：锌-卟啉配合物用于改善聚苯乙烯的机械性能、抗紫外线性能、热稳定性和防火性能

2022-04-25 来源：高分子科技

聚苯乙烯（PS），作为一种多功能的合成芳香族聚合物，具有优良的耐化学性、低密度和易加工性，被广泛用于电子、包装和建筑行业。然而，几个主要的缺点限制了PS的广泛应用：（1）耐紫外线老化能力弱;（2）本质上的易燃性；（3）较差的机械性能。解决这些问题一直是PS领域中重大的挑战之一。

图1 TBPP/PS 和 Zn-TBPP/PS复合材料的制备过程

近期，合肥学院能源化工与材料学院杨伟教授团队合成了用于制造高性能PS复合材料的金属溴卟啉多功能添加剂（5,10,15,20-四（4-溴苯基）卟啉（TBPP）和5,10,15,20-四（4-溴苯基）卟啉锌(Zn-TBPP)）（图1）。TBPP和Zn-TBPP都表现出较高的热稳定性和良好的紫外线吸收能力，在100小时紫外线老化后，在不牺牲机械性能的情况下，显著增强了PS的抗紫外线能力，而且添加5wt%的Zn-TBPP可以显著提升PS的热稳定性。此外，来自于卟啉和PS链之间强烈的π-π相互作用，PS的机械性能在wt%的Zn-TBPP添加到PS中时，PS的拉伸强度和断裂伸长率得到显著增强。最后，与TBPP/PS相比，Zn-TBPP/PS表现出更好的阻燃性能，对PS燃烧时的峰值热时放速率、峰值CO和CO2产量具有更好的抑制效果。表明锌元素的加入具有更好的催化阻燃效果。该工作以“Synthesis of zinc porphyrin complex for improving mechanical, UV-resistance, thermal stability and fire safety properties of polystyrene”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上（Chemical Engineering Journal 442 (2022) 136367）。文章第一作者是合肥学院朱三娥副教授，共同第一作者香港城市大学在读博士生杨雯杰，共同通讯作者为澳大利亚新南威尔士大学Anthony Chun Yin Yuen博士。该研究得到国家自然科学基金和安徽省自然科学基金杰出青年基金等的支持。

图2. PS和复合材料老化前的拉伸应力曲线（a）；（b）卟啉和相应的复合材料的π-π相互作用；（c）不同添加剂填充的PS复合材料机械性能的提高比较；（d）老化后的PS和复合材料的拉伸应力曲线；（e）老化前和老化后PS和合材料机械性能的下降；（e） PS和复合材料在老化前和老化后机械性能的降低。

图3. PS及其复合材料在氮气（a，b）和空气（d，e）环境下的TGA和DTG曲线；（c） PS及其复合材料在5 wt%失重初始分解温度的实验值与计算值的比较；（f） 5Zn-TBPP/PS和不同的PS复合材料之间初始分解温度的提高的比较。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722018629

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

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（责任编辑：xu）

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