南昆士兰大学王浩教授/宋平安教授/霍思奇博士 PPS 综述：可回收阻燃生物基热固性材料

南昆士兰大学王浩教授/宋平安教授/霍思奇博士 PPS 综述：可回收阻燃生物基热固性材料 - 从分子工程到性能和应用

2025-03-08 来源：高分子科技

热固性聚合物，如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯和乙烯基酯，是一类具有三维交联网络的聚合物。热固性树脂具有优异的机械性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性，使其在航空航天、交通运输、建筑和电子等多个行业得到广泛应用。目前，全球热固性树脂的年产量约为 6500 万吨，占聚合物总产量的约 20%。

目前，热固性树脂主要由石油基化学品合成。尽管其应用广泛，但这些石油基热固性材料面临诸多挑战，主要包括以下三大缺陷：（i）大规模生产导致石油资源的过度消耗，并引发一系列环境问题；（ii）其固有的可燃性对环境和人类构成火灾威胁；（iii）不可降解/不可回收性导致大量塑料废弃物的产生，对生态系统造成严重破坏。因此，开发先进的生物基热固性树脂，以满足现代工业需求并促进可持续发展，具有重要意义。

近日，澳大利亚南昆士兰大学王浩教授/宋平安教授/霍思奇博士在高分子领域顶级综述类期刊《Progress in Polymer Science》（IF=26）联合发表题为“Recyclable fire-retardant bio-based thermosets: From molecular engineering to performances and applications”的综述论文。该综述全面概述了生物基、阻燃、可回收热固性树脂的最新进展，解析其化学结构、阻燃性与可回收性之间的内在关联。依据 ISO 16620-2:2019 标准，评估并比较了文献报道的生物基含量，同时探讨其阻燃性能及回收降解机理。重点聚焦结构-性能关系及实际应用，并剖析关键挑战，展望未来发展方向与工业应用前景。南昆士兰大学在读博士生郭勇为第一作者，王浩教授，宋平安教授和霍思奇博士为共同通讯作者，该论文得到了浙大宁波理工学院方征平教授和李娟教授的指导。该工作得到澳大利亚研究理事会的支持。

图1 先进可回收，阻燃，生物基热固性材料

图2木质素、呋喃、生物质酸和植物油衍生化学品的来源和代表

图3 不同含磷阻燃结构，生物基含氮结构和生物基富苯/C=C结构及其阻燃机理

图4 多种动态交换反应

将本征阻燃性和可回收性等多功能特性引入热固性树脂，将显著拓展其应用范围并提升使用安全性。在“碳中和”和“多功能化”背景下，发展可回收、阻燃的生物基热固性树脂不仅能降低环境影响，还能增强其实际应用价值。本综述探讨了材料选择与结构设计如何影响生物基热固性树脂的阻燃性、可回收性及其他性能，并总结了不同动态共价网络（CANs）在构建可回收、阻燃生物基热固性树脂中的策略及作用机制。通过精细结构设计，生物基热固性材料可展现高机械强度、阻燃性、可降解性、可回收性及抗菌性等独特性能，使其广泛适用于碳纤维增强复合材料（CFRPs）、抗菌涂层及气凝胶等领域。深入理解生物基原料、材料结构与性能之间的关系，将为这些材料的设计及其实际应用提供重要指导。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2025.101935

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（责任编辑：xu）

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