近日，西华大学理学院陈明军教授团队在Composites Part B: Engineering（复合材料领域TOP期刊，一区，IF=11.322）上发表题为“Extra strong Cu2+-doped intumescent char to protect epoxy resin against fire”的研究论文。该论文的第一作者为理学院2019级材料科学与工程专业硕士研究生何磊，通讯作者是理学院汪婷博士和陈明军教授。

　　环氧树脂，简称EP，因其具有优异的介电性能、力学性能、尺寸稳定性和耐腐蚀性能等诸多优点，可被用作电气绝缘材料、耐腐蚀涂料、玻璃钢/复合材料等，应用于国防、军工和国民经济各领域。然而，环氧树脂自身极限氧指数（LOI）仅20%左右，在空气中极易被点燃，燃烧后火焰蔓延迅速，且伴随产生大量烟物和毒性气体，具有较大的火灾隐患。因此，同时赋予环氧树脂阻燃与抑烟性能具有极其重要的研究价值和实际意义。

　　膨胀阻燃技术是实现环氧树脂阻燃和抑烟的最有效策略，在环氧树脂热分解过程中所成炭层的膨胀性、致密性和炭强度是同时实现阻燃和抑烟的关键。然而，已报道膨胀阻燃高分子材料极少能形成同时具有高膨胀度、高致密性和高炭强度的保护性炭层。

　　陈明军教授自2014年入职西华大学以来，专注于高分子材料的绿色高阻燃化研究，并于2021年组建研究团队聚焦高分子材料的阻燃与防水功能化研究。基于团队前期在环氧树脂（Compos. Part B-Eng., 2022, 230, 109553; Polym. Adv. Technol., 2021, 32, 2940-2952; J. Therm. Anal. Calorim., 2018, 134, 1637-1646; RSC Adv., 2017, 7, 35619-35628.）和过渡金属调控膨胀阻燃行为（ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14, 54225-54232; Compos. Part B-Eng., 2019, 175, 107189-107201； Ind. Eng. Chem. Res., 2015, 54, 12705-12713.）的研究经验，发展了一种新型的Cu2+掺杂膨胀型阻燃剂（Cu-CHP）。

　　该阻燃剂在高温下可以迅速膨胀炭化，形成致密的闭孔泡沫状膨胀炭层。令人惊讶的是，Cu-CHP在700 °C下的膨胀炭层可以承受超过自身2000倍的重量。得益于Cu-CHP出色的膨胀炭化能力，所得EP/Cu-CHP18%复合材料在燃烧过程中仍可形成能承受超过自身近100倍的高膨胀致密炭层。仅0.9 wt%的Cu2+含量，EP/Cu-CHP18%可承受约1400 °C的丁烷火焰持续灼烧约600秒，且LOI提高到31%，并通过垂直燃烧UL-94 V-0。

　　此外，与未阻燃环氧树脂相比，EP/Cu-CHP18%的热释放速率峰值、火蔓延速率、总烟释放量和烟密度降幅分别高达70%、75%、53%和68%。该项工作为同时实现易燃高分子材料的阻燃与抑烟提供了一种新策略。

　　该项研究得到国家自然科学基金面上项目（21975208）、四川省杰出青年基金项目（2020JDJQ0062）和湖北省三峡实验室开放创新基金项目（SC213011、SK213005、2022LF2011）的资金支持。（通讯员：西华大学 汪婷）