热固性聚合物由于其稳定的三维交联网络结构，因此具有优异的力学性能、良好的化学和尺寸稳定性以及耐溶剂性能等优点。然而，热固性聚合物通常具有易燃性，在使用过程中存在着较大的安全隐患，从而限制了它们在某些领域的应用；此外，传统热固性聚合物的合成主要以石油资源作为原料，近年来随着资源和环境问题的日益严峻，研究并利用可再生生物基原料合成热固性聚合物受到研究人员的广泛关注。因此，设计并制备新型生物基本征阻燃热固性聚合物具有重要意义。其中，丁香酚作为木质素衍生物可以从植物中提取获得，其含有酚羟基和烯丙基两个活性基团，同时其苯环上含有活性位点，可进行丰富的化学修饰。
本文首先在单少层MXene表面引入双键，制备可光聚合MPS-MXene纳米单体。以双烯丙基单体BEP和巯基单体TEMPIC为原料，并加入MPS-MXene进行共聚，基于巯基-烯点击化学反应合成丁香酚基本征阻燃聚硫醚/MXene复合材料，MPS-MXene在聚硫醚基体中分散均匀。随着MPS-MXene添加量的增加，复合材料的拉伸强度和Tg等随之提高。当MPS-MXene添加量为0.3 wt%（BEP-T-0.3M）时，相较于纯聚硫醚BEP-T的拉伸强度和模量分别提高了141%和91%，Tg从19.6 ℃提高到36.5 ℃。聚硫醚/MXene复合材料的LOI值均在27%以上，UL-94等级为V-0级，复合材料均具有优异的阻燃性能。聚硫醚/MXene复合材料的阻燃机理包括含磷自由基的猝灭作用、含磷基团形成的炭保护层和MPS-MXene的物理屏障作用以及惰性气体N2和NH3的稀释作用。此外，BEP-T和BEP-T-0.2M的形状固定率和形状恢复率均在98%以上，表明其具有优异的形状记忆性能。MPS-MXene的加入使复合材料展现出良好的光热转换性能，可以通过光驱动复合材料的形状记忆行为。
相关成果以题为“Biobased photothermal responsive shape memory polythioether/MXene nanocomposites with self-extinguishing performance”发表于Chemical Engineering Journal 497 (2024) 154591。该项工作得到了国家自然科学基金、高端外国专家引进计划以及江苏省杰出青年基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154591
