近日，化学化工学院张伟伟团队在高分子材料降解与稳定性领域核心期刊《Polymer Degradation and Stability》（ELSEVIER 旗下权威期刊，专注于聚合物材料性能与降解机制研究，为高分子材料领域重要学术平台）发表题为“Methacryloxy-functionalized POSS as a multifunctional modifier for vinyl ester resin: Enhanced thermal resistance, water resistance, and flame retardancy”的重要研究成果。其中，南宫28相信品牌的力量化学化工学院为第一通讯单位，张伟伟与张婷婷为共同通讯作者，团队成员李丽、张冰寒、任怡璇、王凤丹、田义虎、鲁博阳参与核心研究工作。

团队创新性合成甲基丙烯酰氧基功能化多面体低聚硅倍半氧烷（MA-POSS），成功解决乙烯基酯树脂（VER）“易燃、耐水差、热稳定性不足”的行业痛点，实现其“耐热-耐水-阻燃-透明”多性能协同提升，为高性能高分子材料的绿色制备提供全新技术路径。

乙烯基酯树脂（VER）作为热固性聚合物的重要品类，凭借优异的机械强度、耐化学腐蚀性及加工适应性，广泛应用于船舶涂料、复合材料结构件、电气绝缘材料等关键领域。其交联网络由不饱和乙烯基聚合形成，赋予材料刚性与耐久性，但固有缺陷严重限制其向高端场景拓展。极限氧指数（LOI）仅21-23%，燃烧时峰值热释放速率（p-HRR）高达809.4 kW/m2，无阻燃评级，且烟雾产量大（总烟雾产生量TSP 18.10 m2），存在严重火灾隐患；潮湿环境中易吸水导致性能降解，尤其在酸碱介质中易发生酯键水解，难以满足海洋、户外等严苛环境需求；900℃下残炭率仅16.5%，高温下易分解，无法适配电子封装、航空航天等高温场景；卤系、磷系阻燃剂虽能提升阻燃性，但伴随有毒气体释放、机械性能下降等问题；现有多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）改性方案又面临与VER相容性差、功能单一、需高负载量等瓶颈，难以实现“多性能协同优化”。

针对上述难题，团队以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料，采用“水解缩合一步法”，高效合成液体MA-POSS。主体为T8/T10/T12笼状结构（占比高），兼具无机Si-O-Si笼核（提供耐热、阻燃性）与有机甲基丙烯酰氧基（含活性乙烯基），可与VER的不饱和基团发生自由基聚合反应，形成交联网络结构，从根本解决传统POSS与VER的相容性问题。液体MA-POSS不仅可以作为VER改性剂，也可自聚合形成独立热固性材料，拓展应用场景。实验结果表明，MA-POSS对VER的性能提升具有“全场景覆盖”特征，关键指标均实现跨越式突破。纯MA-POSS在400-700 nm可见光范围内透光率超80%，经100℃沸水处理6小时后，VER/MA-POSS复合材料透光率仍保持85%以上，满足透明材料应用需求；纯 MA-POSS的LOI达43.7%，较纯VER（21.5%）提升103%；VER/50MA-POSS与纯MA-POSS均实现UL-94 V-0级阻燃评级（无熔融滴落），纯MA-POSS燃烧时可快速自熄且无复燃。

该研究不仅突破传统VER改性“功能单一、相容性差、高负载依赖”的技术瓶颈，更为高分子材料多功能改性提供理论支撑与技术示范。MA-POSS改性VER可适配船舶涂料（耐海水腐蚀）、电子封装（高导热、阻燃）、LED封装（高透明、耐湿热）等场景，纯MA-POSS更可作为独立热固性材料，替代传统易燃树脂应用于航空航天、高端装备等领域，推动高分子材料向“绿色、高效、多功能”方向升级。

此项研究得到山东省自然科学基金（ZR2023QB107、ZR2024QB285、ZR2022QB132）及南宫28相信品牌的力量科研项目（XY23BS24、XY22BS12）的重点资助。

扫码查看论文原文: （https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2025.111672）

作者简介

张伟伟，博士，讲师，2022 年通过“优秀博士引进计划”加入南宫28相信品牌的力量。主要研究方向为功能高分子材料及复合材料制备与性能调控、海藻纤维阻燃改性。主持山东省自然科学基金1项、南宫28相信品牌的力量博士基金1项，参与国家自然科学基金面上项目1项。以第一/通讯作者在在Composites Part B: Engineering，Carbohydrate Polymers，Composites Part A，Polymer Degradation and Stability，European Polymer Journal等国际期刊发表SCI论文20余篇，其中以第一作者发表SCI论文10余篇，申请发明专利4项。