天然多酚启发的高性能多功能聚合物

近期，我室在《Chemical Engineering Journal》上发表题为“Natural Polyphenol-Inspired Polymer towards Multifunction and High Performance”的研究论文(Chem. Eng. J. 2023, 462, 142212)。四川大学为论文唯一署名单位，我室2021级博士研究生郑冠祺为论文第一作者，王玉忠教授和刘博文研究员为通讯作者。

【研究背景】

多功能高性能高分子材料已广泛应用于交通运输、医药输送、电气电子等各领域，但随着近年来智能服装、高端膜材的需求不断增大，以及公众消防安全意识的提高，对聚合物的机械强度等固有性能和紫外线屏蔽、防火安全等防护性能提出了严格的要求。在这种情况下，传统聚合物的应用逐渐受到限制。通过化学方法将功能单体合并到分子链中可以解决上述添加剂改性的大部分问题，但设计和合成合适的单体颇具挑战性。迄今为止，具有平衡高性能的多功能聚合物很少被报道。

【主要内容】

我室长期从事多功能、高性能高分子材料的研发工作。最近，我们受天然多酚的多功能启发，提出了一种新型多酚基聚合物PIP_n。通过简单的熔融聚合在聚合物链上构建了生物来源的多酚结构，使得PIP_n实现了可调的多功能和高性能。在低多酚含量下，PIP_n在可见光区保持高透明度的同时，表现出了优异的紫外屏蔽效率。当多酚引入量达2 mol%时，PIP₂即可实现UV-A波段紫外光的完全屏蔽；随着多酚含量的进一步提升，PIP₃可有效屏蔽波长为425 nm的高能短波蓝光(SWB)；同时，在氢键作用下，PIP₅的拉伸强度达到81.0 MPa，较PET提高了88%；当多酚含量进一步提高至30 mol%及以上时，PIP₃₀可顺利通过垂直燃烧V-0级，多酚的自由基清除能力和成炭能力明显提升了PIP_n的防火安全性，有毒气体和烟雾的释放得到了明显抑制。

图1 多酚基聚合物PIP_n的紫外屏蔽性能、力学性能及防火安全性展示

图2 PIP_n紫外屏蔽膜的基础性能及紫外屏蔽机理展示

图3 多酚基聚合物PIP_n的力学性能及加工性能

图4 多酚基聚合物PIP_n的防火安全性

本研究为多功能和高性能聚合物的设计合成提供了新策略，这种兼具紫外屏蔽与火安全性的高性能聚酯材料在电子电气、轨道交通和织物纤维等领域具有潜在的应用前景。该工作受到国家自然科学基金重大项目“受限空间高火安全性高分子材料构建原理与方法”(51991350)等项目经费支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142212