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南工大材料學(xué)院 JCLP：基于一鍋法“升級(jí)改造”（upcycle）策略制備雙連續(xù)相導(dǎo)熱功能材料
2023-12-15  來(lái)源：高分子科技

  現(xiàn)有聚合物材料在消費(fèi)后回收（recycle）技術(shù)效率不高，主要是因?yàn)樗y以保持材料的初始性能，因此迫切需要開(kāi)發(fā)更高效地回收高分子材料的新方法。在這種情況下，“升級(jí)改造”（upcycle）的概念是一個(gè)有吸引力的替代方案。“升級(jí)改造”也稱之為“升級(jí)回收”、“上循環(huán)”， 有別于傳統(tǒng)的聚合物材料回收再利用。 “升級(jí)改造”通常是指將無(wú)用及不需要的產(chǎn)品,轉(zhuǎn)化為質(zhì)量更好或具有環(huán)境價(jià)值的新材料或產(chǎn)品。然而，“升級(jí)改造”仍存在新的挑戰(zhàn)和問(wèn)題，如合成方法復(fù)雜且成本高昂、新廢物的產(chǎn)生以及循環(huán)材料的不可回收。因此，迫切需要一種簡(jiǎn)單、直接、有效的“升級(jí)改造”方法解決這一問(wèn)題。



  近日，南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生張晗為第一作者，以聚氯乙烯（PVC）/乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）/膨脹石墨（EG）的復(fù)合材料體系為概念驗(yàn)證示例，構(gòu)建填料選擇性分布的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)聚合物材料的一鍋法“升級(jí)改造”循環(huán)策略。研究發(fā)現(xiàn)，EG在EVA相中的選擇性分布使得導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱導(dǎo)性能的協(xié)同提高。此外，該復(fù)合材料體系在歷經(jīng)包括熱沖擊、熱老化和紫外光輻照在內(nèi)的多重環(huán)境因素使用后，導(dǎo)熱性能幾乎不受影響。有趣的是，經(jīng)過(guò)多重環(huán)境因素使用后的復(fù)合材料仍然表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃和抑煙性能（實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果），因此可以重新用作卓越的消防安全材料。更重要的是，PVC/EVA/EG體系表現(xiàn)出更好的熔體加工性，證實(shí)了其優(yōu)越的“升級(jí)改造”特性。最后，值得注意的是，此“升級(jí)改造”過(guò)程是簡(jiǎn)單易行的一鍋法，不需要任何后處理，為“升級(jí)改造”復(fù)合材料提供了一種簡(jiǎn)單而有前景的方法。該工作以“One-pot upcycling strategy achieved in Bi-continuous thermal conductive polymer composites”為題發(fā)表在《Journal of Cleaner Production》上。 


圖1 （a）不同結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)；（b）EMT理論計(jì)算的復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)；（c）不同結(jié)晶體系中傳熱機(jī)理的示意圖。
 

圖2 （a）不同熱處理后復(fù)合材料的數(shù)碼照片；復(fù)合材料在（b）熱沖擊和（c）熱老化、（d）以及紫外光輻照后的導(dǎo)熱系數(shù)。
 

圖3 （a）復(fù)合材料的煙密度等級(jí)和最大煙密度；（b）復(fù)合材料的煙密度曲線；（c）復(fù)合材料用作室內(nèi)建筑材料的阻燃性能模擬：（d）溫度，（e）煙密度，（f）煙塵可見(jiàn)度。
 

圖4 復(fù)合材料的熔體流動(dòng)速率和熔體擠出物的數(shù)碼圖片。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138780

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