針對(duì)傳統(tǒng)的橡膠化學(xué)發(fā)泡技術(shù)(化學(xué)發(fā)泡劑中用量最大的是偶氮二甲酰胺)存在著化學(xué)殘留、甲酰胺、氣味(如氨氣、VOC混合氣體、硫化劑或增塑劑高溫下產(chǎn)生的惡臭)等環(huán)境問題。張振秀教授團(tuán)隊(duì)以二氧化碳(CO2)或氮?dú)猓?/span>N2)替代有機(jī)發(fā)泡劑,通過釜式超臨界發(fā)泡工藝,成果制備了多種環(huán)境友好的功能性橡膠發(fā)泡材料。譬如團(tuán)隊(duì)開發(fā)了輕質(zhì)高強(qiáng)度的阻燃氯丁橡膠(CR)超發(fā)泡材料。極限氧指數(shù)顯著達(dá)到36.5%,總煙量低至0.19 m2,與未改性CR泡沫相比減少了96.6%,具有優(yōu)異的阻燃、抑煙性。相關(guān)成果以“Supercritical N2-induced lightweight high-strength chloroprene rubber foam with excellent flame-retardant and smoke suppression”為題發(fā)表于Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2024.108663高分子學(xué)院2022級(jí)碩士研究生于少鵬為第一作者,劉亞副教授、張振秀教授為共同通訊作者,青島科技大學(xué)為第一通訊單位。
團(tuán)隊(duì)以三元乙丙橡膠(EPDM)為基體,固體石蠟(PW)作為相變材料,引入SiO2氣凝膠優(yōu)化泡孔結(jié)構(gòu)并降低熱導(dǎo)率,成功研制出了高效儲(chǔ)能且密度極低的EPDM/PW相變泡沫。密度可降至0.05 g/cm3,熱導(dǎo)率可降至0.046 W/m·K。在經(jīng)過1000次循環(huán)的吸熱和放熱測(cè)試后,EPDM/PW相變泡沫未出現(xiàn)任何相變材料泄露,證明了其長(zhǎng)期穩(wěn)定的儲(chǔ)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”為題發(fā)表于Construction and Building Materials.文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136674高分子學(xué)院2022級(jí)碩士研究生宋少康為第一作者,于振博士、張振秀教授為共同通訊作者,青島科技大學(xué)為第一通訊單位。
團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有陶瓷化阻燃涂層的硅橡膠復(fù)合發(fā)泡材料,密度在0.08 ~ 0.23 g/cm3可調(diào)。滑石粉對(duì)陶瓷化有明顯的熔融和阻燃作用,熔融晶體結(jié)構(gòu)將APP和CB凝聚在一起,最終形成具有更高抗彎強(qiáng)度的陶瓷,從而提高了阻燃性能和陶瓷化性能。燒蝕后由于形成了陶瓷化涂層,抗壓強(qiáng)度比純硅橡膠涂層提高了900%。相關(guān)成果以“Lightweight and flame retardant silicone rubber foam prepared by supercritical nitrogen: The influence of flame retardants combined with ceramicizable fillers”為題發(fā)表于Construction and Building Materials.文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130735. 高分子學(xué)院2019級(jí)碩士研究生韓迎霞為第一作者,于振博士、張振秀教授為共同通訊作者,青島科技大學(xué)為第一通訊單位。
另外,團(tuán)隊(duì)在橡膠發(fā)泡領(lǐng)域已授權(quán)多項(xiàng)發(fā)明專利:《一種可陶瓷化阻燃涂層涂覆硅橡膠泡沫及其制備工藝》,授權(quán)專利號(hào):ZL202210886260.8;《一種溴化丁基橡膠/聚乙烯保溫緩沖材料及其制備工藝》,授權(quán)專利號(hào):ZL202310738828.6;《一種阻燃氟硅橡膠泡沫復(fù)合材料及其制備工藝》,授權(quán)專利號(hào):ZL202210895296.2;《一種微孔發(fā)泡密封條》,授權(quán)專利號(hào):ZL2016101505159;《一種氯磺化聚乙烯微孔發(fā)泡材料及其制備方法》,授權(quán)專利號(hào):ZL2016101505337;《一種丁苯橡膠微孔發(fā)泡材料及其制備方法》授權(quán)專利號(hào):ZL201610150936.1。
橡膠發(fā)泡材料在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中扮演著非常重要的角色,相比其他發(fā)泡材料,橡膠發(fā)泡材料具有優(yōu)異的柔韌性、耐腐蝕性、耐老化性和機(jī)械強(qiáng)度,在交通運(yùn)輸、冷鏈物流、電子電器、航空航天、運(yùn)動(dòng)休閑、包裝、建筑、床上用品及醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的橡膠發(fā)泡技術(shù)存在的化學(xué)殘留、甲酰胺、氣味等問題,會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成不良影響。黨的二十大報(bào)告指出: “推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)”。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào):“綠色發(fā)展是構(gòu)建高質(zhì)量現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的必然要求,是解決污染問題的根本之策”。 橡塑微孔發(fā)泡新材料團(tuán)隊(duì)深耕“聚合物超臨界發(fā)泡技術(shù)與工程化”領(lǐng)域近20年,形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低碳、綠色、環(huán)保微孔橡膠發(fā)泡材料規(guī)模化制造設(shè)備和工藝,該技術(shù)必將促進(jìn)傳統(tǒng)橡膠發(fā)泡產(chǎn)業(yè)的升級(jí)與轉(zhuǎn)型,推動(dòng)傳統(tǒng)發(fā)泡產(chǎn)業(yè)向低碳、綠色轉(zhuǎn)變,有助于國(guó)內(nèi)高端發(fā)泡材料的健康快速發(fā)展,助力國(guó)家在國(guó)際新材料市場(chǎng)中的話語(yǔ)權(quán)和主導(dǎo)地位。
