近日，我校中澳先进材料与制造研究院徐之光教授团队与澳大利亚南昆士兰大学研究人员合作，在磷氮复合型阻燃剂的原子经济合成及其应用于聚乳酸材料高效阻燃领域取得重要进展。相关研究成果以“Atom-economic synthesis of an oligomeric P/N-containing fire retardant   towards fire-retarding and mechanically robust polylactide biocomposites”为题发表于中国科技期刊卓越行动计划重点期刊Journal of Materials Science & Technology（SCI一区TOP，影响因子：10.319）。中澳研究院青年教师冯佳冰博士为该论文第一作者，谢鸿雁博士、徐之光教授与南昆士兰大学宋平安教授为论文共同通讯作者，皇冠为第一完成单位。
　　聚乳酸（PLA）来源于可再生资源，具有可生物降解性能与高力学强度等优势，在“双碳”背景下极具应用潜力。然而，其自身的可燃性易在使用过程中引发火灾，这将严重限制PLA的广泛应用。磷氮复合型阻燃剂已被证明可有效阻燃PLA材料，但这些阻燃剂在合成过程中往往涉及到副产物的生成，这不但降低了原子效率，产生工业废物，也增加了产物的提纯分离成本。因此，如何设计开发一种无副产物、原子经济型的磷氮复合型阻燃剂反应路线，且将阻燃剂用于PLA高效阻燃，成为亟待解决的问题。
　　在该项研究中，研究人员设计了一种温和且原子经济型的迈克尔聚加成反应用于新型磷氮复合型阻燃剂的合成。该反应以丙烯酸酯封端的苯基膦酸酯（DABP）与丙二腈（MN）为底物，在室温条件下通过迈克尔聚加成反应合成了一种含氰基的苯基膦酸酯齐聚物（APN，Mn=3000 g/mol），并且该反应无副产物生成，实现100%原子利用率。更重要的是，APN能高效阻燃PLA。3 wt%的APN添加量使PLA在UL-94垂直燃烧测试中通过V-0等级，并且极限氧指数（LOI）提升至36.7 vol%。此外，该PLA阻燃复合材料显示出优异的力学性能，相比纯PLA，其拉伸强度得到很大程度保留，且韧性提升85%。这项研究为磷氮复合型阻燃剂提供了一种绿色环保合成思路，并有助于促进生物降解的高性能PLA阻燃材料的可持续发展。
　　以上研究工作得到了国家自然科学基金（21801097）和澳大利亚研究理事委员会项目基金（DP190102992, FT190100188）的资助支持。