基于废弃PET与苯基膦酸协同改性的新型反应型阻燃涂层制备及性能研究

研究人员针对废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)回收难题，通过己二酸酯交换反应获得含羧基的寡聚物(OEAT)，联合苯基膦酸(PPA)与酚醛环氧树脂(GE)构建反应型阻燃体系。该涂层兼具高凝胶含量(97.8%)和UL-94 V-0级阻燃性能，为废弃PET的高值化利用提供了新策略。

　　

随着全球聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)消费量激增，每年数百万吨废弃PET塑料瓶的处置成为重大环境挑战。传统机械回收法会导致材料性能劣化，而化学回收虽能解聚为单体，但高温高压水解工艺设备要求苛刻。更棘手的是，常规聚合物涂层易燃特性严重制约其应用安全性，添加型阻燃剂又会损害材料机械性能。如何通过分子设计实现废弃PET的高效转化与阻燃功能一体化，成为当前材料科学领域亟待突破的难题。

越南科学技术研究院（Vietnam National Foundation for Science and Technology Development）的Ngan T Nguyen团队创新性地提出"废物升级再造"策略：利用微波辅助酯交换反应，使废弃PET与己二酸在常压下反应，同步获得对苯二甲酸和含羧基端基的寡聚物OEAT。该寡聚物中己二酸酯与对苯二甲酸酯单元摩尔比经¹H NMR测定为59.4%:40.6%，其柔性脂肪链与刚性芳环的独特结构为涂层提供了优异的热稳定性。研究人员进一步将OEAT与苯基膦酸(PPA)协同固化酚醛环氧树脂(GE)，通过磷-羧酸共反应构建本征阻燃网络。这项突破性成果发表在《Polymer Degradation and Stability》上，为绿色阻燃材料开发开辟了新路径。

关键技术方法包括：微波辅助酯交换制备OEAT、傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证结构、差示扫描量热-热重联用(DSC-TGA)分析热性能、极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试阻燃等级。

【OEAT制备与表征】
通过优化反应条件（AA/PET摩尔比0.7:1），微波法在常压下实现PET定量转化，产物收率达99%。OEAT的羧基官能度为1.98，证实其完美保留端基活性，为后续交联奠定基础。

【阻燃机理研究】
PPA的磷含量与OEAT芳环产生协同效应：磷元素促进炭层形成，芳环增强炭层热稳定性。TGA显示600℃残炭量达25.8%，远高于纯环氧树脂的3.5%。

【涂层性能测试】
固化体系凝胶含量高达97.8%，弯曲强度提升3倍。LOI值达32.5%，UL-94测试实现V-0级，且不产生熔滴。对比实验证实，仅含己二酸的对照组完全无法通过燃烧测试。

这项研究首次实现废弃PET向高性能阻燃涂层的直接转化，其创新性体现在三方面：常压反应条件大幅降低能耗；OEAT-PPA协同固化策略避免传统阻燃剂迁移问题；芳杂环-磷协同阻燃机理为分子设计提供新思路。该技术已获越南科技部资助（项目号104.02–2023.111），在船舶防火涂料、电子封装等领域具有广阔应用前景。正如通讯作者DongQuy Hoang强调的："这种'以废治燃'的双赢模式，为循环经济与材料安全的协同发展提供了典范"。