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高分子科学与工程学院张振秀团队在环境友好橡胶发泡材料取得进展
作者:于振  审核:方璇 来源:高分子学院  编辑:方璇 点击:[] 日期:2025年02月23日

  针对传统的橡胶化学发泡技术(化学发泡剂中用量最大的是偶氮二甲酰胺)存在着化学残留、甲酰胺、气味(如氨气、VOC混合气体、硫化剂或增塑剂高温下产生的恶臭)等环境问题。张振秀教授团队以二氧化碳(CO2)或氮气(N2)替代有机发泡剂,通过釜式超临界发泡工艺,成果制备了多种环境友好的功能性橡胶发泡材料。譬如团队开发了轻质高强度的阻燃氯丁橡胶(CR)超发泡材料。极限氧指数显著达到36.5%,总烟量低至0.19 m2,与未改性CR泡沫相比减少了96.6%,具有优异的阻燃、抑烟性。相关成果以“Supercritical N2-induced lightweight high-strength chloroprene rubber foam with excellent flame-retardant and smoke suppression”为题发表于Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 文章链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2024.108663高分子学院2022级硕士研究生于少鹏为第一作者,刘亚副教授、张振秀教授为共同通讯作者,青岛科技大学为第一通讯单位。

团队以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,固体石蜡(PW)作为相变材料,引入SiO2气凝胶优化泡孔结构并降低热导率,成功研制出了高效储能且密度极低的EPDM/PW相变泡沫。密度可降至0.05 g/cm³,热导率可降至0.046 W/m·K。在经过1000次循环的吸热和放热测试后,EPDM/PW相变泡沫未出现任何相变材料泄露,证明了其长期稳定的储能性能。以上研究成果以“Development of flexible lightweight EPDM/PW energy storage foams with low thermal conductivity by supercritical CO2为题发表于Construction and Building Materials.文章链接:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136674高分子学院2022级硕士研究生宋少康为第一作者,于振博士、张振秀教授为共同通讯作者,青岛科技大学为第一通讯单位。

团队开发了具有陶瓷化阻燃涂层的硅橡胶复合发泡材料,密度在0.08 ~ 0.23 g/cm3可调。滑石粉对陶瓷化有明显的熔融和阻燃作用,熔融晶体结构将APPCB凝聚在一起,最终形成具有更高抗弯强度的陶瓷,从而提高了阻燃性能和陶瓷化性能。烧蚀后由于形成了陶瓷化涂层,抗压强度比纯硅橡胶涂层提高了900%。相关成果以“Lightweight and flame retardant silicone rubber foam prepared by supercritical nitrogen: The influence of flame retardants combined with ceramicizable fillers”为题发表于Construction and Building Materials.文章链接:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130735. 高分子学院2019级硕士研究生韩迎霞为第一作者,于振博士、张振秀教授为共同通讯作者,青岛科技大学为第一通讯单位。

另外,团队在橡胶发泡领域已授权多项发明专利:《一种可陶瓷化阻燃涂层涂覆硅橡胶泡沫及其制备工艺》,授权专利号:ZL202210886260.8;《一种溴化丁基橡胶/聚乙烯保温缓冲材料及其制备工艺》,授权专利号:ZL202310738828.6;《一种阻燃氟硅橡胶泡沫复合材料及其制备工艺》,授权专利号:ZL202210895296.2;《一种微孔发泡密封条》,授权专利号:ZL2016101505159;《一种氯磺化聚乙烯微孔发泡材料及其制备方法》,授权专利号:ZL2016101505337《一种丁苯橡胶微孔发泡材料及其制备方法》授权专利号:ZL201610150936.1

橡胶发泡材料在现代工业和日常生活中扮演着非常重要的角色,相比其他发泡材料,橡胶发泡材料具有优异的柔韧性、耐腐蚀性、耐老化性和机械强度,在交通运输、冷链物流、电子电器、航空航天、运动休闲、包装、建筑、床上用品及医疗等领域具有广泛应用。然而,传统的橡胶发泡技术存在的化学残留、甲酰胺、气味等问题,会对环境和人体健康造成不良影响。党的二十大报告指出: “推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。习近平总书记强调:绿色发展是构建高质量现代化经济体系的必然要求,是解决污染问题的根本之策。 橡塑微孔发泡新材料团队深耕聚合物超临界发泡技术与工程化领域近20年,形成了具有自主知识产权的低碳、绿色、环保微孔橡胶发泡材料规模化制造设备和工艺,该技术必将促进传统橡胶发泡产业的升级与转型,推动传统发泡产业向低碳、绿色转变,有助于国内高端发泡材料的健康快速发展,助力国家在国际新材料市场中的话语权和主导地位。




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