聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET或聚酯)是我国单一品种产量最大的高分子材料,广泛应用于纤维、薄膜和瓶片领域。作为现代生活中不可或缺的材料,PET聚酯正面临着从满足基本使用需求向提供多重安全防护的迫切需求。传统策略主要依赖于多种功能性助剂的叠加,即在聚酯基体或表面添加不同的阻燃剂、紫外线吸收剂和/或抗菌剂,存在助剂添加量大、相容性差、界面结合力弱以及不同助剂加工窗口不匹配等问题,易导致聚酯材料力学性能下降、热稳定性降低以及功能持久性不足。如何通过单一组分实现聚酯材料的多重安全防护功能集成仍然是一项重要挑战。
四川大学王玉忠院士团队在PET聚酯的功能化与高性能化方面已开展了近四十年的研究,从早期的聚合物型添加阻燃剂,到后来在国内最早实现工业化并且至今仍为阻燃聚酯主流产品的含磷共聚型阻燃剂及其阻燃聚酯,再到最近十多年研究开发的各种阻燃抗熔滴及多功能聚酯。近期,他们提出了一种超高效策略,通过单一的双胍单元实现聚酯材料固有阻燃、抗紫外和抗菌多功能的一体化集成。其关键在于双胍单元独特的三重作用机制:高温化学自交联炭化作用实现阻燃抗熔滴,通过n→π*跃迁吸收高能量紫外线实现全波段紫外屏蔽,以及破坏带负电荷的细菌表面实现抗菌。因此,聚酯材料表现出优异的阻燃性能(UL-94 V-0级且抗熔滴,极限氧指数29.0%)、≥99.3%的紫外线屏蔽率和≥99.0%的抗菌率。由于双胍单元是通过化学共聚的方式引入聚酯链中,不仅可以避免助剂迁移析出所带来的不良健康风险,而且保持了聚酯材料的高Tg、高热稳定性和优异的熔融加工性能。该工作通过单个双胍单元实现了聚酯材料的三重防护功能一体化集成,为通过源头化学结构设计制备高性能及多功能的高分子材料提供了新思路。
2026年10月14日,该工作以“All-In-One Integration of Inherently Flame-Retardant, UV-Resistant, and Antibacterial Polymer by a Biguanide Unit”为题发表在《Advanced Materials》。第一作者为四川大学环保型高分子材料国家地方联合工程实验室的博士研究生郭岩,通讯作者为陈琳研究员和王玉忠院士。相关研究工作得到四川省重大科技专项(2025ZDZX0123)和国家自然科学基金(52473008)等资助。

图1. 聚酯材料的设计合成与表征

图2. 聚酯材料的本征阻燃抗熔滴性能

图3. 聚酯材料的抗紫外防护性能

图4 聚酯材料对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌性能

图5 本工作的设计思路图
原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.75371
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