青海大学刘秉鑫、高莉课题组 CEJ：通过加入环保型MgLaCe水滑石（LDH）揭示PVC薄膜的综合性能和安全性进步

2024-09-04 来源：高分子科技

聚氯乙烯（PVC）作为仅次于聚乙烯（PE）的第二大通用塑料，其产量巨大且应用广泛，涵盖了建筑、电线电缆、生活消费、医学、农业及工业等多个领域。特别是PVC在促进盐湖氯平衡及实现资源最大化利用方面的作用，使其成为青海建设世界级盐湖产业基地中不可或缺的一环。然而，PVC制品在加工过程中需添加增塑剂和热稳定剂。经过对PVC浸取液的液相色谱检测以及短期和长期的安全性评估实验发现，PVC通用增塑剂对苯二甲酸二辛酯（DOTP）具有生殖毒性和细胞毒性，且新型增塑剂的开发面临成本高且性能差的问题。此外，DOTP 在 PVC 薄膜中的耐迁移性和耐挥发性较差，可能会对生态系统构成潜在威胁。

鉴于此，青海大学刘秉鑫和高莉课题组致力于开发新型环保盐湖功能材料——水滑石（LDH）。研究旨在通过新型环保水滑石的应用，一方面提高PVC的光热稳定性、疏水性、耐低温性、阻燃性、力学性能、耐挥发性能和耐迁移性能，另一方面有效抑制PVC降解和有毒物质 DOTP 的释放（图1）。具体而言，通过合成无毒基的PMgLaCe-LDH（P-LDH）（图2和图4A），采用共混法制备PMgLaCe-LDH/PVC（P-LDH/PVC）。将P-LDH/PVC浸取液通过灌胃给 SD 大鼠的方式进行短期和长期相结合的评估实验，证实了 PMgLaCe-LDH 能有效抑制 PVC 中有毒增塑剂 DOTP 的释放（图3和图4B-C）。这一研究不仅为解决 PVC 制品的环境和健康问题提供了新的思路，也为减少 PVC 制品对环境和人体健康的潜在威胁提供了一种可行的解决方案。

图 1. 文章摘要示意图

图 2. PMgLaCe-LDH（P-LDH）对SD大鼠的体重（ A ）、肝功（ B-E ）、肾功（ F-G ）和甲状腺激素（ H ）的影响（与空白组差异显著，* P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001 ）

图 3. PMgLaCe-LDH/PVC （P-LDH/PVC）对 SD 大鼠肝功（ A-D ）、肾功（ E-F ）和甲状腺激素（ G ）的影响，及 PVC 浸取液中的液相色谱图（ H ）（与空白组差异显著，* P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001 ）

图 4. PMgLaCe-LDH（P-LDH）和PMgLaCe-LDH/PVC（P-LDH/PVC）对SD大鼠组织的病理分析

研究成果以“Unveiling the Comprehensive Performance and Safety Advancements in PVC Films through Environmentally Friendly PMgLaCe-LDH Incorporation”为题发表于国际著名学术期刊《Chemical Engineering Journal》，该期刊主要刊登化学反应工程、环境化学工程以及材料合成与加工等领域的高水平前沿学术成果，在国际物理学界有着重要的影响力，是化工领域的顶级期刊。

文章第一作者是青海大学硕士研究生李永春和乔丽娟，通讯作者为青海大学副教授刘秉鑫和高莉。上述研究得到了青海省自然科学基金项目（2021-GX-118）和青海大学中青年科研基金项目（2022-QNY-2）的资助。

论文信息

Unveiling the comprehensive performance and safety advancements in PVC films through environmentally friendly PMgLaCe-LDH incorporation

Yongchun Li, Lijuan Qiao, Yu Tang, Zhi Jia, Xiang Guan, Zhaocai Wang, Shuo Xu, Weilu Yang, Yunfei Ma, Yuting Qiao, Bingxin Liu, Li Gao, Yanjun Lin

Chemical Engineering Journal, Volume 493, 2024, 152363, ISSN 1385-8947

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152363

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（责任编辑：xu）

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