基于有机相变材料（PCM）和聚合物基多孔框架集成的相变复合材料（PCC）具有高储热密度、良好的耐久性、灵活的可设计性、可定制的功能等优势，近年来吸引了广泛的研究兴趣。然而，聚合物框架和有机PCM通常具有较高的易燃性，同时，多孔结构会进一步加剧内部有机PCMs的燃烧，由此导致的火灾风险长期困扰着这类PCC的发展。对此，现有的阻燃改性技术主要包括：对有机PCM或聚合物框架进行化学阻燃改性/物理共混阻燃剂，或在PCC外部涂敷阻燃涂层。然而，这些方法很难改善有机PCMs低成炭的本质，或改善多孔结构导致的燃烧加剧，尤其是，阻燃成份的引入还容易降低材料整体的潜热。

  中科院宁波材料所刘小青研究员多年致力于可持续热固性树脂研究（Adv. Mater., 2024, 2311242; Prog. Polym. Sci., 2021, 113, 101353），创制了系列高性能生物基/可回收的热固性树脂及其结构-功能复合体系，并发展了基于新型可持续热固性树脂的PCMs分子和PCC框架材料（Chem. Eng. J., 2023, 460, 141882; Compos. B. Eng., 2024, 272: 111233; Green Chem., 2021, 23, 8643）。通过设计可持续热固性树脂的分子结构，并利用其本征特性，还开发了多种具有升级回收潜力和高性能碳材料前驱体的树脂材料（Adv. Mater., 2024, 2401920; Adv. Mater., 2022, 2209545; Nano Energy, 2022, 100, 107477; ACS Nano, 2021, 15, 12, 19490-19502）。

图1. 聚苯并噁嗪气凝胶和苯并噁嗪基PCM的设计及其“高温触发交联”机制

图2. 聚苯并噁嗪气凝胶、苯并噁嗪基PCM的结构/性能表征

图3. 相变复合材料的储热性能、耐久性及阻燃性

图4. 基于“高温触发交联反应”的阻燃机制

  在酚羟基的引发下，PCC内部的苯并噁嗪基PCMs的开环聚合温度从266.7℃降低到了219.4℃。同时，PCC在固化后形成了更多的五取代、六取代苯环结构，其800℃下残炭率和燃烧总热释放的实际测量值也显著优于其理论值，对应了框架与PCM之间的相互交联和协同作用。当该PCC被明火燃烧时，表面形成了致密且连续的炭层，有利于凝聚相阻燃。相比于其它已报道的阻燃改性聚合物/有机PCM复合物，该工作所制备的PCC很好地平衡了潜热和阻燃性。

  原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh00831f