自诊断聚合物登上《AM》——在线热检测不饱和PEI的热降解过程

聚合物容易受温度、机械力或光的影响而永久降解，导致其原始性能的退化或丧失。因此，越来越多工作者对实时监测聚合物降解颇感兴趣。监测聚合物降解不只是科研层次的基础研究，其更重要的是将其应用于工业领域，做到实用性、适用性、普适性。目前，虽然存在许多评估聚合物降解的间接方法，但是只有少数在线监测是基于光学检测系统来实现的。

鉴于此，马丁·路德大学Wolfgang H. Binder教授介绍了一种可诊断PEI树脂热降解过程的在线监测系统，该系统使用基于二苯乙烯的传感器分子作为化学传感器，荧光光谱法作为信号检测工具。此外，作者将这种在线检测系统成功用于监测商用电机中PEI的降解，证明了这一体系的构建在工业相关领域有着质的飞跃。该工作以题为“Self-Diagnostic Polymers—Inline Detection of Thermal Degradation of Unsaturated Poly(ester imide)s”发表在《Advanced Materials》上。

图1 A)三氟乙酰基功能化二苯乙烯分子Stil-3和Stil-4作为传感分子，在PEI降解过程中，通过与释放的NPG反应形成半缩醛，从而触发光学变化。B) PEI树脂热降解过程的产物。

文章亮点：

1、该系统通过嵌入三氟乙酰基功能化的二苯乙烯分子作为化学传感器，将醇加成到传感器的三氟乙酰基官能团上引发半缩醛的形成。这一过程伴随着光学性质的显著变化，故采用荧光光谱法即可实时监测传感器的信号变化。

2、实验证明了检测系统在固态的可用性，这为跟踪电机线圈中PEI树脂的长期热降解过程提供了强有力的监测工具。在未来的工作中，作者将进一步研究Stil-3和Stil-4在发动机工作条件下的原位活化。

图2 A)甲醇活化前后Stil-3和Stil-4在紫外光照射下的直观现象。B,C) Stil-3传感器的激活状态。D,E) Stil-4传感器的激活状态。