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塑料新视界报道：近期，四川大学化学学院王玉忠院士与刘博文教授课题组在《Chemical Engineering Journal》发表题为《One-pot green synthesis of liquid crystal polycarbonate towards mechanical robustness, superior fire safety, and efficient closed-loop chemical recycling》的研究论文，即将在7月1日《CEJ》第515卷刊发。

一、研究背景与科学问题聚碳酸酯（PC）是工程塑料中的 “多面手”，凭借高机械强度、低蠕变和光学透明性，在电子电器、光学器件等领域大显身手。但在航空航天、高速轨道交通等高端场景中，它面临双重挑战——既要满足高防火性、强韧性和低介电损耗等严苛性能要求，又要解决传统填埋、焚烧处理带来的塑料污染与能源浪费问题，构建闭环回收体系迫在眉睫。 目前改善PC性能的常用方法是添加阻燃剂等功能性助剂，但硅系、磷系等小分子添加剂与PC“兼容性差”，不仅会让材料冲击强度下降15%-30%，还会因水解问题使介电损耗升高20%-50%。更麻烦的是，这些添加剂难以从PC基体中分离回收，与循环经济理念背道而驰。 液晶聚合物（LCP）因刚性结构具备优异的成炭能力和低介电特性，被视为理想改良方案。尽管含磷液晶共聚酯与PC共混能提升阻燃等级，但大分子LCP与PC的相分离问题导致回收困难。因此，如何在PC分子链中直接构建LCP结构，实现高性能与可回收性的双赢，成为行业亟待突破的关键问题。

二、研究创新与核心发现1.绿色合成路线与材料设计研究团队提出基于熔融缩聚的一锅法绿色合成策略，以双酚A（BPA）、碳酸二苯酯（DPC）为基础原料，引入4,4'-二羟基二苯甲酮（BHE）与4,4'-二羟基联苯（BP）作为介晶单元，通过精确调控反应温度与压力（逐步降至100Pa），在无溶剂条件下实现液晶聚碳酸酯（LCPC）的可控合成。该路线避免传统光气法的剧毒风险，原子经济性达89%，符合绿色化学原则。

2.多维度性能协同提升

LCPC因介晶结构形成典型的晶态-向列相转变液晶相，赋予材料多维度性能优势。

机械性能：液晶相在外力作用下自组装形成微纤丝网络，有效分散应力集中，其冲击强度达40 kJ·m?²，为阻燃PC材料的最高值之一，较传统PC提升显著。

防火安全：LCP结构赋予优异成炭能力，0.4mm厚度即通过UL-94 V-0认证，极限氧指数（LOI）达44.9%，峰值热释放速率较PC降低62.7%，总烟雾释放量减少77.3%，实现高效抑烟阻燃。

回收特性：LCPC可在温和条件下解聚为初始单体，再聚合的re-LCPC保持与原材相似的综合性能，实现闭环化学回收。

3.温和条件下高效回收LCPC的分子链中保留碳酸酯键的可断裂特性，在温和条件（2mol/L NaOH 水溶液，80℃，4h）下可完全解聚为BPA、BHE、BP等单体，纯度达99.2%。通过再聚合工艺制备的re-LCPC，其力学性能（拉伸强度76.3MPa，冲击强度37.5kJ/m²）与阻燃性能（极限氧指数LOI44.1%）与原材基本一致，实现材料性能的闭环保持。该回收工艺的能量消耗较机械回收降低40%，展现显著的环境效益。三、研究结论本研究利用一锅绿色熔融聚合工艺成功合成新型液晶聚碳酸酯（LCPC）。LCPC 的液晶相赋予其出色的机械稳定性，冲击强度达～40 kJ·m?² 。在防火安全性能上，其极限氧指数为44.9%，通过多种厚度下的UL-94 V-0认证，大幅降低热释放和烟雾量。同时，LCPC能在温和条件下解聚为原始单体，重新聚合后性能基本不变，实现闭环化学回收。这一成果为高性能聚碳酸酯材料的多功能化设计与可持续发展开辟了新路径。

图1 LCPC 的合成和基本表征。（a）LCPC 的合成路线。（b）BP、HQ、BHE 和 LCPC 的 FTIR 光谱。（c）260 °C 下 BPA-PC 的 POM 图像和（d）330 °C 下 LCPC 的 POM 图像。（e）BPA-PC 和 LCPC 的 WAXD 图案。（fg）在氮气气氛下，升温速率为 10 °C min −1 时 BPA-PC 和 LCPC 的 TGA 和 DTG 曲线

图2 (a)PC和LCPC在 UL-94 试验中的数码照片和(b)PC和LCPC的LOI试验结果；通过CCT获得的 50kW m −2 热流密度下PC和LCPC的(c)热释放速率曲线、(d)总热释放曲线和(e)总烟释放曲线

图3 (ac)纯PC和(df)LCPC在50kW m −2 热流密度下进行锥形量热法测试后的炭残留物的数码照片、LSM和SEM显微照片。(g)CCT后PC和LCPC的拉曼光谱。(h)Py-GC/MS测试获得的色谱图。(i)LCPC 阻燃机理示意图

图4 闭环化学回收。(a)LCPC化学解聚过程的数码照片。(b)解聚产物的FTIR光谱和(c) 1H NMR 光谱。(d) UL-94测试过程和(e)再聚合 PC 共聚物的LOI测试结果。(f) LCPC回收示意图。(g) LCPC 与先前报道的PC聚合物的总体性能比较