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南工大材料學院 JCLP:基于一鍋法“升級改造”(upcycle)策略制備雙連續(xù)相導熱功能材料
2023-12-15  來源:高分子科技

  現(xiàn)有聚合物材料在消費后回收(recycle)技術(shù)效率不高,主要是因為它難以保持材料的初始性能,因此迫切需要開發(fā)更高效地回收高分子材料的新方法。在這種情況下,“升級改造”(upcycle)的概念是一個有吸引力的替代方案!吧壐脑臁币卜Q之為“升級回收”、“上循環(huán)”, 有別于傳統(tǒng)的聚合物材料回收再利用。 “升級改造”通常是指將無用及不需要的產(chǎn)品,轉(zhuǎn)化為質(zhì)量更好或具有環(huán)境價值的新材料或產(chǎn)品。然而,“升級改造”仍存在新的挑戰(zhàn)和問題,如合成方法復雜且成本高昂、新廢物的產(chǎn)生以及循環(huán)材料的不可回收。因此,迫切需要一種簡單、直接、有效的“升級改造”方法解決這一問題。



  近日,南京工業(yè)大學材料科學與工程學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)的復合材料體系為概念驗證示例,構(gòu)建填料選擇性分布的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)聚合物材料的一鍋法“升級改造”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熱系數(shù)和傳熱導性能的協(xié)同提高。此外,該復合材料體系在歷經(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,導熱性能幾乎不受影響。有趣的是,經(jīng)過多重環(huán)境因素使用后的復合材料仍然表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃和抑煙性能(實驗和模擬結(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,證實了其優(yōu)越的“升級改造”特性。最后,值得注意的是,此“升級改造”過程是簡單易行的一鍋法,不需要任何后處理,為“升級改造”復合材料提供了一種簡單而有前景的方法。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)復合材料的導熱系數(shù);(b)EMT理論計算的復合材料的導熱系數(shù);(c)不同結(jié)晶體系中傳熱機理的示意圖。
 

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

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

圖4 復合材料的熔體流動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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