聚合物泡沫因具有质轻、隔音、隔热等性能而被广泛应用于建筑、汽车零部件、航天航空等领域。随着对泡沫材料性能的要求越来越高，普通泡沫材料已难以满足使用需求。工程塑料具有高强度、高模量、耐高温等优势，但制备工程塑料泡沫材料较为困难，通常需要改性处理。聚苯醚（PPO）作为五大工程塑料之一，具有低吸水率、高强度、高模量等特点，但其加工困难且耐溶剂性能差。因此如何制备出一种易加工且具有高性能的聚苯醚泡沫成为研究的难点。
在本工作中，本课题组通过“增塑-发泡-增强”（PFR）策略，先使用小分子交联单体PMDI对PPO进行增塑，使材料的加工温度大幅下降，然后对其进行发泡，最后通过后固化处理得到同时兼具耐高温、形状记忆及阻燃性的高性能的泡沫材料。图1为发泡及固化机理示意图。该研究成果以“Preparing flame-retardant poly(phenylene oxide)/polyurea nanocomposite foam with excellent heat-resistance and shape memory performance”为题目发表在《Composites Communications》期刊上。本课题组的研究生王昊旻为第一作者，姜治伟副研究员与唐涛研究员为共同通讯作者。
图2.（a）PPO和PPO/PMDI共混物的tan δ随温度变化曲线；（b）PPO/PMDI-60/40共混物固化前/后的FTIR光谱；（c）PPO/PUA纳米复合泡沫的tan δ随温度变化曲线；（d）PPO/PUA-40纳米复合材料薄膜的AFM图像。
【综合性能】
由图4a和图4b可以看出，PPO/PUA纳米复合泡沫材料具有良好的耐高温性能。引入交联结构使材料复数模量大幅下降的温度提高，材料在250 ℃的高温下处理不会出现泡孔塌陷（图4b），还使材料具有良好的耐溶剂性能（图4c）。同时如图4d所示，交联相区的引入赋予了材料在高温下的形状记忆性能（图4d），其形状回复率几乎为100 %。此外，材料还具有良好的阻燃性能，水平燃烧测试均到HF-1级别。
图4. PPO/PUA纳米复合泡沫的耐热性能：（a）DMA测量的复数模量与温度的关系示意图；（b）PPO/PUA-40发泡样品在250 ℃下持续10 min加热前/后的照片；（c）PPO/PUA纳米复合泡沫在甲苯中浸泡24 h后的质量保持率；（d）PPO/PUA-40纳米复合泡沫的形状恢复过程：（S1）样品的原始形状；（S2）在270 ℃下的形变和在25 ℃下形状固定（S1）270 ℃时的形状恢复。
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作者|王昊旻
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