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青海大學(xué)劉秉鑫、高莉課題組 CEJ：通過加入環(huán)保型MgLaCe水滑石（LDH）揭示PVC薄膜的綜合性能和安全性進(jìn)步
2024-09-04  來源：高分子科技

  聚氯乙烯（PVC）作為僅次于聚乙烯（PE）的第二大通用塑料，其產(chǎn)量巨大且應(yīng)用廣泛，涵蓋了建筑、電線電纜、生活消費(fèi)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)及工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。特別是PVC在促進(jìn)鹽湖氯平衡及實(shí)現(xiàn)資源最大化利用方面的作用，使其成為青海建設(shè)世界級(jí)鹽湖產(chǎn)業(yè)基地中不可或缺的一環(huán)。然而，PVC制品在加工過程中需添加增塑劑和熱穩(wěn)定劑。經(jīng)過對(duì)PVC浸取液的液相色譜檢測以及短期和長期的安全性評(píng)估實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PVC通用增塑劑對(duì)苯二甲酸二辛酯（DOTP）具有生殖毒性和細(xì)胞毒性，且新型增塑劑的開發(fā)面臨成本高且性能差的問題。此外，DOTP 在 PVC 薄膜中的耐遷移性和耐揮發(fā)性較差，可能會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在威脅。


  鑒于此，青海大學(xué)劉秉鑫和高莉課題組致力于開發(fā)新型環(huán)保鹽湖功能材料——水滑石（LDH）。研究旨在通過新型環(huán)保水滑石的應(yīng)用，一方面提高PVC的光熱穩(wěn)定性、疏水性、耐低溫性、阻燃性、力學(xué)性能、耐揮發(fā)性能和耐遷移性能，另一方面有效抑制PVC降解和有毒物質(zhì) DOTP 的釋放（圖1）。具體而言，通過合成無毒基的PMgLaCe-LDH（P-LDH）（圖2和圖4A），采用共混法制備PMgLaCe-LDH/PVC（P-LDH/PVC）。將P-LDH/PVC浸取液通過灌胃給 SD 大鼠的方式進(jìn)行短期和長期相結(jié)合的評(píng)估實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了 PMgLaCe-LDH 能有效抑制 PVC 中有毒增塑劑 DOTP 的釋放（圖3和圖4B-C）。這一研究不僅為解決 PVC 制品的環(huán)境和健康問題提供了新的思路，也為減少 PVC 制品對(duì)環(huán)境和人體健康的潛在威脅提供了一種可行的解決方案。


圖 1. 文章摘要示意圖


圖 2. PMgLaCe-LDH（P-LDH）對(duì)SD大鼠的體重（ A ）、肝功（ B-E ）、腎功（ F-G ）和甲狀腺激素（ H ）的影響（ 與空白組差異顯著，* P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001 ）


圖 3. PMgLaCe-LDH/PVC （P-LDH/PVC）對(duì) SD 大鼠肝功（ A-D ）、腎功（ E-F ）和甲狀腺激素（ G ）的影響，及 PVC 浸取液中的液相色譜圖（ H ）（ 與空白組差異顯著，* P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001 ）


圖 4. PMgLaCe-LDH（P-LDH）和PMgLaCe-LDH/PVC（P-LDH/PVC）對(duì)SD大鼠組織的病理分析


  研究成果以“Unveiling the Comprehensive Performance and Safety Advancements in PVC Films through Environmentally Friendly PMgLaCe-LDH Incorporation”為題發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《Chemical Engineering Journal》，該期刊主要刊登化學(xué)反應(yīng)工程、環(huán)境化學(xué)工程以及材料合成與加工等領(lǐng)域的高水平前沿學(xué)術(shù)成果，在國際物理學(xué)界有著重要的影響力，是化工領(lǐng)域的頂級(jí)期刊。


  文章第一作者是青海大學(xué)碩士研究生李永春和喬麗娟，通訊作者為青海大學(xué)副教授劉秉鑫和高莉。上述研究得到了青海省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2021-GX-118）和青海大學(xué)中青年科研基金項(xiàng)目（2022-QNY-2）的資助。


  論文信息

  Unveiling the comprehensive performance and safety advancements in PVC films through environmentally friendly PMgLaCe-LDH incorporation

  Yongchun Li, Lijuan Qiao, Yu Tang, Zhi Jia, Xiang Guan, Zhaocai Wang, Shuo Xu, Weilu Yang, Yunfei Ma, Yuting Qiao, Bingxin Liu, Li Gao, Yanjun Lin

  Chemical Engineering Journal, Volume 493, 2024, 152363, ISSN 1385-8947

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152363

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