多酚是继纤维素、半纤维素和木质素之后的四大生物质可再生资源之一，广泛存在于动植物中。早在1万年前人们就开始有目的地使用多酚来制革。从19世纪开始，人们对多酚形成了科学的认识，而后广泛运用于制革、医药、食品等领域。据报道，多酚具有较好的阻燃、抗紫外线的作用。多酚热稳定性高、炭化能力好；分子中含有较多酚羟基，能释放苯氧自由基，猝灭火焰；分子中的酮基和酚基能广泛地吸收紫外线。然而目前，多酚用于阻燃方向的研究仍较少，具有较大研究价值。此外，我国植物多酚利用率低，浪费严重，需进一步开发。

近来，本课题组致力于生物质多酚阻燃多功能涂层的制备及应用，已取得一系列研究进展。

利用茶多酚（TP）、苯基膦酸(PPOA)与三聚氰胺(MA)设计合成了一种磷-氮协同阻燃涂层(TP-MA-PPOA)（图1）。研究发现，这种阻燃涂层能均匀黏附在棉织物表面，赋予其阻燃抗紫外线性能，同时保留了织物较好的手感和透气性。气相阻燃组分MA受热分解产生氨气等不可燃气体，稀释氧气和可燃气体的浓度；凝聚相阻燃组分PPOA产生磷酸或聚磷酸，促进成炭。TP既是阻燃协效剂，也是抗紫外线的添加剂。Cotton/TP-MA-PPOA能实现自熄，在垂直燃烧测试中损毁长度仅为7.4 cm，极限氧指数提高到28.7%。与纯棉织物相比，热释放速率峰值降低了88.5%，火灾危险指数降低了92.9%。同时，Cotton/TP-MA-PPOA的紫外线防护系数达到35.2，有成为抗紫外线产品的潜力。这项工作初步实现了阻燃抗紫外线棉织物的制备。相关研究成果发表在J. Colloid Interface Sci. 2022,629, 392-403上。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979722016691。

图1 Cotton/TP-MA-PPOA的制备及其性能

由于该阻燃涂层是利用儿茶酚基团的黏附性，实现阻燃涂层的整理。因此推测该类型的阻燃剂也能附着在聚氨酯软泡（FPUF）的泡孔结构上。考虑到FPUF易熔融，将TP-MA-PPOA阻燃剂进一步改进，增强其凝聚相阻燃机理，制备了茶多酚-铁-植酸（TP-Fe-PA）阻燃涂层（图2）。该阻燃涂层可以抑制FPUF热和烟的释放，提高其火安全性，同时维持其弹性。TP的酚羟基和PA的磷酸基团均能与Fe络合形成交联网络，稳定沉积在FPUF泡孔结构表面。所得的TP-Fe-3PA涂层包含TP自由基捕捉功能，PA以及Fe催化脱水成炭的能力。仅需浸渍一次，TP-Fe-3PA涂层可使FPUF通过垂直燃烧UL-94 V-0等级，极限氧指数达到26.2%。同时，FPUF的热释放速率峰值和总烟释放量分别降低了67.7%和66.7%。此外，经过20次循环压缩以后，其高度损失与FPUF接近，即该涂层对FPUF的回弹性能影响较小。本研究初步实现了赋予FPUF高火安全性的同时维持FPUF的回弹性能。相关研究成果发表在Compos. Part B: Eng. 2022,239, 109958上。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836822003377。

图2 TP-Fe-3PA/FPUF的制备及其性能

然而上述阻燃FPUF的拉伸强度较纯FPUF损失了20%左右，恶化较为严重。考虑到无机粒子也能抑制FPUF的熔融，增强其凝聚相阻燃机理，因此制备了锂皂石/茶多酚镍（LAP/TP-Ni）阻燃涂层（图3）。LAP起到物理屏障的作用，抑制热量、氧气和可燃性挥发产物的传递。该阻燃涂层在提高FPUF火安全性的同时增强了FPUF的拉伸强度。LAP/TP-Ni/FPUF使FPUF通过了垂直燃烧UL-94 V-0等级，热释放速率峰值和总烟释放量分别降低了71.6%和60.9%。此外，该阻燃涂层不含传统阻燃元素，为阻燃剂的设计提供了一种新思路。相关研究成果发表在Colloid Surf. A, 2022,655, 130336上。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092777572202091X。

图3LAP/TP-Ni/FPUF的制备及其性能

以上工作得到国家自然科学基金重大项目课题四“薄制品高分子材料实现高火安全性的表面阻燃机制与技术”（51991354）项目的资助。