希夫碱衍生大分子阻燃剂PDSASi：赋予环氧树脂优异阻燃性、紫外屏蔽与机械性能的协同策略

针对环氧树脂(EP)易燃、脆性大及紫外防护不足等问题，江苏高校团队通过希夫碱(Schiff base)衍生设计，合成含磷-氮-硅协同效应的多功能阻燃剂PDSASi。仅添加4 wt% PDSASi即使EP复合材料通过UL-94 V-0级认证，极限氧指数(LOI)达29.2%，总热释放(THR)和峰值热释放率(PHRR)分别降低29.7%和25.6%。该材料同时提升40.6%拉伸强度和123.8%冲击韧性，并兼具高透明性与UV屏蔽功能，为高性能EP涂层开发提供新思路。

　　

环氧树脂(EP)作为应用最广的热固性树脂，凭借优异的机械性能、电绝缘性和化学稳定性，被广泛用于胶粘剂、防腐涂料和电子封装领域。然而，传统EP存在两大致命缺陷：一是遇火极易燃烧并伴随熔滴，释放大量有毒烟雾；二是本征脆性导致抗冲击性能差。更棘手的是，现有阻燃技术往往以牺牲透明性或机械性能为代价——添加无机填料会降低透明度，而物理共混阻燃剂又可能引发界面相容性问题。如何在不损害EP其他性能的前提下实现阻燃、增韧与功能化协同提升，成为材料科学领域的重大挑战。

江苏高校团队创新性地从天然产物丁香醛(Syringaldehyde)出发，通过两步法合成具有磷-氮-硅三重协同效应的希夫碱衍生大分子阻燃剂PDSASi。该设计巧妙融合了DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)的高效气相阻燃活性、硅氧烷链段的增韧特性以及希夫碱结构的自交联成炭能力。研究证实，PDSASi的柔性硅氧烷链段可像"分子弹簧"般分散应力，而磷-氮元素在燃烧时既能催化形成致密炭层(凝聚相阻燃)，又能释放自由基捕获剂(气相阻燃)。这种"三位一体"的设计理念使材料性能取得突破性进展：UL-94测试中，含4 wt% PDSASi的EP复合材料3秒内自熄且无熔滴；锥形量热测试显示，8 wt%添加量使CO生成速率(PCOPR)降低14.0%，残炭率提升3.8倍。更令人惊喜的是，改性后的EP薄膜在380-800 nm波长范围保持85%以上透光率，紫外线屏蔽率却提高近5倍。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹
H NMR)验证PDSASi结构，通过热重分析(TGA)评估热稳定性，结合扫描电镜(SEM)和拉曼光谱分析残炭形貌。锥形量热(CONE)和极限氧指数(LOI)测试量化阻燃性能，紫外-可见分光光度计(UV-vis)表征光学特性，电子万能试验机和摆锤冲击仪测定机械性能。

结构表征证实成功合成
FT-IR显示PDSASi在1580 cm^-1
处出现希夫碱特征峰(C=N)，而DOPO的P-H键(2435 cm^-1
)消失，证实DOPO成功接枝。¹
H NMR中苯环质子峰(6.5-7.8 ppm)与亚甲基峰(3.8 ppm)的积分比符合理论值。

热稳定性与阻燃机制
TGA表明PDSASi使EP初始分解温度(T_5%
)降低约30°C，但700°C残炭量从5.3%增至20.1%。SEM显示残炭呈现连续蜂窝状结构，拉曼光谱中D带与G带强度比(I_D
/I_G
=3.02)证实炭层高度石墨化，这种"铠甲式"炭层有效隔绝热量传递。

机械与光学性能突破
含6 wt% PDSASi的EP拉伸强度达78.9 MPa，冲击韧性提升至25.6 kJ/m²
。分子动力学模拟表明硅氧烷链段通过"滑环效应"吸收冲击能。UV-vis测试显示复合材料在300 nm处紫外线透过率仅为纯EP的1/5，而可见光区透光率保持90%以上。

该研究开创性地将生物基希夫碱化学与多元素协同阻燃策略相结合，解决了EP材料"阻燃-透明-强韧"难以兼得的行业难题。PDSASi中硅氧烷链段如同"分子减震器"，在提升韧性的同时不影响交联密度；而磷-氮元素在燃烧时形成"气相-凝聚相"双重防护网。这种"结构-功能一体化"设计理念为开发新一代智能防护涂层提供了范式，在航空航天电子封装、新能源汽车电池包防护等领域具有广阔应用前景。论文发表于《Progress in Organic Coatings》，被审稿人评价为"生物基阻燃材料领域的标志性进展"。