单宁酸基聚碳酸酯动态网络：兼具高强度、阻燃性、可再加工性与光热自修复性能的可持续材料

为解决传统石油基聚碳酸酯(PC)不可持续、难回收及阻燃性差等问题，研究人员通过生物基单宁酸(TA)与双(六元环状碳酸酯)(BCC)的一步反应，成功开发出兼具高机械强度(68.8 MPa)、UL-94 V-0级阻燃、86.5%光热转换效率的动态交联PC网络，为高性能环保材料设计提供新范式。

　　

聚碳酸酯(PC)作为工程塑料的"全能选手"，凭借轻质透明、耐热稳定等特性，在电子器件、家电等领域大显身手。然而，传统PC面临两大痛点：一是依赖石油基双酚A(BPA)原料，存在内分泌干扰风险；二是回收时分子链易断裂，机械性能断崖式下跌。更棘手的是，现有生物基PC往往牺牲了阻燃性，而添加阻燃剂又会削弱强度。如何破解"环保-性能-安全"的不可能三角？

广西科研团队独辟蹊径，将目光投向植物界的多酚明星——单宁酸(TA)。这种坚果树皮中富含的天然分子，自带刚性苯环和丰富酚羟基，既能提升交联密度又可增强炭层阻燃。研究人员创新性地将其与双(六元环状碳酸酯)(BCC)通过动态转碳酸酯键交联，构建出新型TA-PC动态网络(TPC)。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)追踪固化过程，通过热重分析(TGA)评估热稳定性，结合万能试验机测试力学性能。阻燃性通过极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧评级，光热性能采用近红外(NIR)照射下的温度变化表征。

材料合成与表征
核磁共振(¹H/¹³C NMR)证实BCC成功合成，FTIR显示TA的酚羟基(3350 cm^-1)与BCC的环状碳酸酯(1741 cm^-1)反应生成交联网络。动态热机械分析(DMA)揭示材料具有典型vitrimer特征，储能模量在120°C附近因动态键交换而骤降。

机械性能调控
TA含量与力学性能呈正相关：当TA/BCC摩尔比达1.0时(TPC-1.0)，拉伸强度(68.8 MPa)和杨氏模量(2153 MPa)较传统PC提升40%，归因于TA的刚性骨架和高交联密度(V_e达5.6×10^-4 mol/cm³)。

阻燃性能突破
TA的富碳特性促使燃烧时形成致密炭层，TPC-1.0的LOI达30.0%，UL-94测试实现V-0级(3秒自熄)，热释放速率峰值(pHRR)降低62%，远超普通生物基PC。

动态性能与回收
转碳酸酯键在150°C发生动态交换，应力松弛时间仅25分钟，粉碎后热压3次仍保持90%原始强度，解决了传统PC回收降解难题。

光热自修复
TA的宽谱吸光特性赋予材料86.5%光热转换效率，近红外照射5分钟可使200 μm划痕恢复96.9%，表面硬度完全复原。

这项发表于《European Polymer Journal》的研究，首次将生物基PC的机械强度、阻燃性、可回收性与自修复功能集于一体。其创新点在于：①用TA替代有毒BPA实现全生物基制备；②通过动态交联化学解决回收悖论；③利用TA本征特性同步提升阻燃和光热性能。该材料在柔性电子封装、智能涂层等领域具有应用前景，为循环经济时代的高分子设计提供了教科书级范例。