二維過渡態(tài)金屬碳氮化合物MXene具有可調(diào)的表面官能團(tuán)和良好的抑煙性能，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的高效阻燃體系具有廣闊的應(yīng)用前景。眾多研究表明，MXene通過接枝其他阻燃劑，如有機(jī)磷、氮阻燃劑等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物基材優(yōu)異的協(xié)同阻燃效果。但是，當(dāng)前對(duì)MXene基協(xié)同阻燃體系的阻燃機(jī)理的研究，往往依據(jù)對(duì)聚合物燃燒后的殘?zhí)糠治鼋Y(jié)果，將其解釋為MXene二維片層結(jié)構(gòu)的阻隔效應(yīng)和MXene的催化成碳效應(yīng)，缺乏更進(jìn)一步的分析表征結(jié)果和更直接的證據(jù)。因此，在聚合物燃燒過程中，有必要結(jié)合各種分析表征手段，分階段地討論MXene與改性劑之間的相互作用，從而有助于更深入的研究其協(xié)同阻燃機(jī)理。

近日，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院磷化工團(tuán)隊(duì)在MXene基協(xié)同阻燃體系的設(shè)計(jì)和機(jī)理研究中取得新進(jìn)展。通過磷腈（PZN）在MXene（Ti₃C₂T_X）表面的原位聚合反應(yīng)，成功制備了磷氮改性的MXene基高效協(xié)同阻燃體系（MXene-PZN）；并以MXene-PZN為阻燃功能填料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)氧樹脂（EP）基材熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能、阻燃性能的全面提升。結(jié)合熱重、熱重-紅外聯(lián)用、SEM、XPS等分析測(cè)試方法，重點(diǎn)研究了EP/MXene-PZN復(fù)合材料在燃燒的不同階段所進(jìn)行的反應(yīng)和相關(guān)的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析，明確了MXene-PZN在聚合物基材燃燒過程中發(fā)揮的協(xié)效阻燃機(jī)制，包括PZN對(duì)Ti₃C₂T_X片層結(jié)構(gòu)的保護(hù)機(jī)制、Ti₃C₂T_X與PZN的協(xié)同催化成炭機(jī)制等。該研究進(jìn)一步明確了磷系改性MXene體系的協(xié)同阻燃機(jī)制，從而能夠?yàn)镸Xene基高效阻燃體系的設(shè)計(jì)，尤其是磷氮改性MXene基阻燃體系的設(shè)計(jì)提供更好的理論指導(dǎo)。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃基金以及云南省高層次人才支持計(jì)劃等的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141049