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  阻燃涂層在降低易燃高分子材料的火災(zāi)威脅方面因其高效、方法簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)受到越來(lái)越多的關(guān)注。阻燃涂層通過(guò)施加在高分子材料表面，將阻燃作用集中在材料界面實(shí)現(xiàn)高效阻燃。然而，現(xiàn)有的阻燃涂層通常在高濕、高溫或長(zhǎng)期外擠壓等復(fù)雜應(yīng)用條件下耐久性差。且經(jīng)阻燃涂層處理后的高分子材料在廢棄時(shí)通常無(wú)法有效回收利用，難以滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，亟待研發(fā)兼具高耐久性和可回收性的阻燃涂層材料。

圖1 可閉環(huán)回收、環(huán)境耐受的耐久阻燃仿生納米涂層

  在氫鍵和范德華力的相互作用下，具有親和性的PAM層穩(wěn)定均勻地鋪展在基體表面，通過(guò)與SEP的氫鍵絡(luò)合作用驅(qū)動(dòng)絮凝組裝，PAM/SEP涂層快速沉積形成的獨(dú)特幾何形狀機(jī)械互鎖，增強(qiáng)涂層的附著力 (圖2)。PAM/SEP涂層憑借其強(qiáng)大的氫鍵內(nèi)聚力和獨(dú)特的微納互鎖結(jié)構(gòu)，在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境下 (包括水下、化學(xué)品暴露、高溫、高濕、長(zhǎng)期外力擠壓等) 能保持高穩(wěn)定性和耐久性 (圖3)。這種連續(xù)致密的PAM/SEP涂層在燃燒過(guò)程中形成雜化炭的強(qiáng)阻隔屏障抑制傳熱傳質(zhì)，大幅減少火災(zāi)中FPUF的煙熱和有毒氣體釋放。與未處理泡沫相比，PAM/SEP涂層泡沫表現(xiàn)出良好的自熄性，峰值熱釋放速率和煙釋放速率分別降低了52%和72%。該絮凝組裝方法適用于多種無(wú)機(jī)粒子構(gòu)建涂層，均表現(xiàn)出有效的隔熱抑煙作用 (圖4)。此外，超薄納米涂層發(fā)揮高效持久阻燃作用的同時(shí)最大限度地降低了對(duì)基材力學(xué)性能的影響。 

圖2 PAM/SEP涂層絮凝組裝過(guò)程示意圖

圖3 PAM/SEP涂層在各種情況下的環(huán)境耐受性和耐久性

圖4 PAM/SEP涂層泡沫的阻燃性能和阻燃機(jī)理

  通過(guò)簡(jiǎn)單的pH調(diào)整和反復(fù)拆卸/重組，涂層的氫鍵和微觀互鎖結(jié)構(gòu)可以被可逆破壞和重建。在不同pH條件下，主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)力的改變是實(shí)現(xiàn)可逆組裝的關(guān)鍵。當(dāng)體系的pH值分別為酸性、中性或堿性時(shí)，各組分相應(yīng)表現(xiàn)出強(qiáng)聚集性、適度絡(luò)合性和穩(wěn)定分散性，并根據(jù)pH值進(jìn)行可逆相互轉(zhuǎn)化 (圖5)。因此，利用可逆絮凝組裝的PAM/SEP絡(luò)合體對(duì)pH值的刺激響應(yīng)性使涂層既可回收又耐用。PAM/SEP涂層經(jīng)堿液浸泡后快速拆卸，中性環(huán)境重新組裝，涂層經(jīng)多次拆-裝循環(huán)的拆卸效率保持在96%左右，回收率接近97% (圖6)。本研究中由靜電力和氫鍵驅(qū)動(dòng)的pH響應(yīng)可逆絮凝組裝策略為表面涂層的可控回收再利用提供了解決思路。 

圖5 pH響應(yīng)可逆組裝/解組裝過(guò)程示意圖 

圖6 PAM/SEP涂層的解組裝和再回收過(guò)程

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH00720K