研究人员开发出一种具有超薄阻燃、透明和高缺口冲击韧性的聚碳酸酯

双酚A型聚碳酸酯（PC）由于具有高透光率、耐冲击性和耐热性等优点，广泛应用于电子电器、汽车工业等领域。随着全球对PC需求的持续增长，特别是在5G通信、新能源汽车等新兴产业的推动下，对超薄轻量化PC材料的需求日益迫切。但薄壁PC的阻燃性较差，严重制约了其在阻燃和透光性兼具的高端场景中的应用，如透明耐火外壳或薄壁电子产品外壳。因此，开发兼具阻燃性和透明性的超薄PC材料成为研究热点。

基于上述背景，浙江工业大学王旭教授、马猛副教授团队为了避免添加阻燃剂的不均匀性导致的PC材料燃烧时发生局部熔滴和缺口冲击强度下降的问题，通过分子设计将含有阻燃元素的基元引入聚碳酸酯的分子链中得到了阻燃聚碳酸酯共聚物（PC-SDPn）（图1），并在调节聚碳酸酯的阻燃性、透明性和力学性能等性能的平衡上取得了突破。PC-SDPn共聚物在厚度仅为0.8 mm时仍能通过UL-94测试V-0等级，极限氧指数提高到33.5%，热释放速率峰值和烟气释放速率峰值分别下降了55.7%和62.5%（图2）。得益于硫元素在气相中的自由基猝灭作用、对可燃气体的稀释作用和在凝聚相中的催化成炭作用，PC-SDPn共聚物表现出优异的阻燃性和防火安全性（图3）。此外，PC-SDPn保持了89.6%的高透光率和88.3 kJ/m2的缺口冲击强度，优于大多数商用PC（图4）。这项工作显示了PC-SDPn共聚物在微电子和防火透明建筑等需要透明和超薄阻燃领域的应用潜力。分子结构设计的策略满足了5G通信、新能源汽车等领域对高性能轻质、高透明、阻燃材料的多重需求，为突破传统改性技术瓶颈提供了创新路径。

图1 PC-SDPn共聚物的分子结构设计示意图及热性能

图2 PC-SDPn共聚物的阻燃性能

图3 PC-SDPn共聚物的阻燃机理

图4 PC-SDPn共聚物的透明性、拉伸韧性和缺口冲击强度

本工作以“Sulfonyl-containing polycarbonate copolymer: ultra-thin flame-retardant, transparency, and high notched impact toughness”为题，发表在《Small》上。论文第一作者为浙江工业大学博士生刘宗胜，通讯作者为浙江工业大学马猛副教授和王旭教授。该研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省重点研发计划项目和先进高分子材料全国重点实验室开放课题等基金项目的资助支持。