近期，我室设计制备了一种基于pH响应可逆絮凝组装的仿生策略构建高耐久性和可回收性的阻燃纳米涂层 (图1)。这种超薄纳米涂层高效阻燃FPUF的同时赋予泡沫在苛刻环境下的高稳定耐久性、持久阻燃性和力学高回弹性，同时可通过简单的pH调控来破坏和重建实现涂层阻燃剂高效解组装和再组装的闭环循环回收。相关研究成果发表在期刊《Materials Horizons》上，第一作者为本室博士研究生张佳燕，通讯作者为王玉忠教授和赵海波教授。
图1 可闭环回收、环境耐受和力学耐久的阻燃仿生纳米涂层
【研究背景】
随着聚合物材料在全球范围内的广泛应用以及对消防安全法规的日益重视，保证材料的高火安全性成为一项基本要求。阻燃涂层在减轻易燃高分子材料的火灾威胁方面因其效果明显等优势受到越来越多的关注，但大多数可逆涂层在高湿、高温或长期外挤压等复杂应用条件下耐久性差，以及废弃阻燃聚合物材料的处理是另一难题，例如阻燃剂从基体中分离回收困难以及未回收阻燃材料造成的环境和经济负担，克服阻燃涂层耐久性与可回收性之间的矛盾似乎是不可能完成的挑战。因此，开发兼具高耐久性和可回收性的阻燃涂层成为一项艰巨的任务。
【主要内容】
该工作利用阴离子聚丙烯酰 (涂层粘结剂，PAM) 通过絮凝组装的强氢键作用捕获无机纳米粒子 (阻燃成分) 并在粗糙FPUF表面形成微纳机械互锁结构 (图2)。这种具有强大的氢键内聚力和可控的微观机械联锁结构的超薄纳米涂层高效阻燃FPUF的同时赋予泡沫在复杂应用环境 (水下、化学暴露、热液老化和长期外挤压) 中的高稳定耐久性 (图3)、持久阻燃性 (图4) 和力学高回弹性。同时，利用氢键作用和微纳结构的pH刺激响应性，可通过简单的pH调控来破坏和重建实现涂层阻燃剂高效解组装 (图5) 和再组装的闭环循环回收 (图6)。这项工作不仅为pH响应可逆絮凝组装在复杂应用环境中实现耐久性提供了仿生策略，而且为可回收阻燃涂层的可持续发展提供了新的途径。
图2 PAM/SEP涂层絮凝组装过程示意图
图3 PAM/SEP涂层在各种情况下的环境耐受性和力学耐久性
图4 PAM/SEP涂层泡沫的持久阻燃性、普适性和阻燃机理
图5 pH响应可逆组装/解组装过程示意图
图6 PAM/SEP涂层的解组装和再回收过程
原文链接： https://doi.org/10.1039/D3MH00720K
