二磷基聚酯聚氨酯的合成及其在阻燃納米涂料中的應(yīng)用[Polymer Bulletin (Heidelberg,Germany),2018,Ahead of Print]

該工作描述了基于二磷的聚酯聚氨酯的合成及其各種方法的表征結(jié)果，聚氨酯由聚酯多元醇合成。其中聚酯多元醇經(jīng)由含有二磷結(jié)構(gòu)的二醇、馬來酸酐和鄰苯二甲酸酐的反應(yīng)合成，然后與各種二醇如乙二醇，二甘醇和丙二醇反應(yīng)得到產(chǎn)物。通過化學(xué)分析和儀器分析技術(shù)表征了合成得到的聚酯多元醇。然后將聚酯多元醇與不同的異氰酸酯如甲苯二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯反應(yīng)以得到聚氨酯。將這些聚氨酯與有機(jī)改性的蒙脫土納米粘土混合，所含有機(jī)改性的蒙脫土納米粘土的含量為1%，3%和5%重量并澆鑄在模具中獲得試條。同時(shí)將產(chǎn)物涂覆在低碳鋼板上，通過限氧指數(shù)分析和UL-94測(cè)試確定在存在和不存在納米粘土的情況下材料的阻燃性能，同時(shí)分析比較了純聚氨酯及其納米粘土涂料配方的各種物理和機(jī)械性能如適用期、干燥性、刮擦硬度、鉛筆硬度、抗沖擊性、附著力和柔韌性等，以及涂料的耐化學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有3%納米粘土的體系的涂層性能和機(jī)械性能具有最佳效果。

含磷系阻燃劑聚酯的深入研究 [Polymer Degradation and Stability,2018,155:22-34]

在該項(xiàng)工作中，研究者針對(duì)一類新型阻燃（FR）添加劑的合成、加工、詳細(xì)的材料表征和初步毒性評(píng)估進(jìn)行了深入的研究，這是開發(fā)環(huán)保型防火聚酯的關(guān)鍵。采用綠色化學(xué)原理合成了兩種基于9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）的阻燃劑，并經(jīng)熱處理摻入高溫聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 （PET）和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯中（PBT）。綠色合成策略包括（1）使用N-氯代琥珀酰亞胺作為DOPO的可持續(xù)氯化劑和（2）無溶劑和無催化劑的微波輔助合成方法。采用原子分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬來計(jì)算這些添加劑的溶度參數(shù)，以評(píng)估它們?cè)诰埘ブ械南嗳菪浴ｋS后進(jìn)行了聚酯/阻燃劑共混物的詳細(xì)流變學(xué)測(cè)試，結(jié)果表明在所測(cè)試的所有三種添加劑中存在明顯差異?；谶@些分析，6H-二苯并[c，e][1,2]氧雜磷雜環(huán)戊烷，6-[（1-氧代-2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán) [2.2.2]辛-4-基）甲氧基]-6-氧化物（DOPO-PEPA）與聚酯及其共混物具有最高的相容性，并表現(xiàn)出最高的熱氧化穩(wěn)定性，可以保證在高溫下穩(wěn)定和順利的加工。與小規(guī)模耐火試驗(yàn)中的原始聚酯相比，所有聚酯/阻燃劑配方都表現(xiàn)出更高的阻燃性。此外，該項(xiàng)研究還使用完善的體外試驗(yàn)方法評(píng)估了阻燃劑添加劑的潛在毒性。結(jié)果表明，在所選擇的實(shí)驗(yàn)條件下，在兩種不同細(xì)胞類型（人肺上皮細(xì)胞系A(chǔ)549和源自單核細(xì)胞系的THP-1巨噬細(xì)胞）中分析的所有阻燃劑都沒有表現(xiàn)出急性細(xì)胞毒性。

質(zhì)量損失錐形量熱測(cè)試中表征輕木復(fù)合燃燒煙灰[Polymer Degradation and Stability,2018,154:304-311.]

煙灰是材料燃燒的降解產(chǎn)物之一，其結(jié)構(gòu)分析可以提供其形成條件的指紋信息。在這項(xiàng)工作中，采用質(zhì)量損失錐形量熱測(cè)試方法，在不同熱通量情況下，從輕木芯及其夾層復(fù)合材料的燃燒中探測(cè)到火焰煙灰，通過熱泳法進(jìn)行煙灰探測(cè)，用電子顯微鏡檢查以分析多尺度的顆粒介質(zhì)的尺寸大小。發(fā)現(xiàn)燃燒過程中產(chǎn)生的聚集體和初級(jí)顆粒的尺寸是在特定情況下出現(xiàn)的，與材料規(guī)格和熱通量率相關(guān)?；鹧鏌焿m的納米級(jí)結(jié)構(gòu)與發(fā)射沉積的煙灰的熱重分析結(jié)果具有相關(guān)性。這種半定量研究有助于火災(zāi)情景中的煙塵觀測(cè)，并首次實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用熱解法在錐形量熱法模擬的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的火災(zāi)情景中進(jìn)行煙塵探測(cè)，該技術(shù)有望應(yīng)用于火災(zāi)煙塵排放和煙霧數(shù)據(jù)的收集。

涂有天然環(huán)保紫外線阻隔納米粒子的智能織物[ACS Omega,2018,3(7):7454-7465]

在本項(xiàng)研究中，研究者將來自天然資源（如鈦鐵礦砂）的環(huán)保型鈦酸鐵納米顆粒FeTiO3（FT）涂覆到棉織物（CF）上以開發(fā)具有增強(qiáng)的UV屏蔽性能的智能織物。首先將FT納米顆粒分散在聚氨酯（PU）基質(zhì)中，并將所得的納米復(fù)合材料涂覆在CF上從而獲得復(fù)合織物。此外，通過合理堆疊涂有PU和FT納米顆粒的CF，設(shè)計(jì)了幾種不同的三明治結(jié)構(gòu)織物。得到的三明治結(jié)構(gòu)主要通過吸收來阻擋紫外線。經(jīng)過X射線衍射，SEM，透射電子顯微鏡，UV-vis，振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)和熱重分析對(duì)FT納米粒子進(jìn)行了細(xì)致的表征。發(fā)現(xiàn)FT通過適當(dāng)?shù)谋砻婀倌芑梢蕴岣咴赑U中的分散質(zhì)量，從而促進(jìn)CF上的有效涂布。通過顯微鏡和光譜技術(shù)系統(tǒng)地對(duì)織物進(jìn)行了評(píng)估。此外，還評(píng)估了涂覆后CF的可燃性并對(duì)燃燒生成的炭進(jìn)行了細(xì)致分析以獲得對(duì)阻燃性能的了解。有趣的是，涂有FT的CF表現(xiàn)出強(qiáng)烈的紫外線屏蔽能力，與涂有PU的CF形成鮮明對(duì)比。此外，與僅涂有PU的CF相比，由CF和FT和PU組成的三明治結(jié)構(gòu)帶來了UV保護(hù)因子值增加至50。整體結(jié)果表明，三明治結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)增強(qiáng)智能織物的UV屏蔽性能具有良好的前景。

氫氧化鋁增強(qiáng)阻燃改性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的阻燃性能[Russian Journal of Applied Chemistry,2018,91(4):680-686]

本項(xiàng)研究首先用磷酸改性環(huán)氧樹脂，并進(jìn)一步通過添加氫氧化鋁（ATH）來合成一種新型的含磷阻燃環(huán)氧樹脂，以提高改性環(huán)氧樹脂的阻燃性。將幾種磷改性環(huán)氧樹脂與不同質(zhì)量比例的ATH進(jìn)行對(duì)比，用于研究添加ATH對(duì)環(huán)氧樹脂的熱性能和機(jī)械性能的影響。采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）對(duì)改性阻燃環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，同時(shí)采用熱重分析（TGA）和UL-94測(cè)試對(duì)材料的熱降解行為和阻燃性能進(jìn)行了表征。并額外分析了極限拉伸強(qiáng)度和楊氏模量，以研究添加ATH對(duì)材料機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明，ATH增強(qiáng)改性環(huán)氧樹脂的阻燃性高于原始的和磷改性的環(huán)氧樹脂，具有良好的阻燃性能和合適的力學(xué)性能。