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改性的蒙脫土納米粘土混合，所含有機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]

在該項工作中，研究者針對一類新型阻燃（FR）添加劑的合成、加工、詳細的材料表征和初步毒性評估進行了深入的研究，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苯二甲酸乙二醇酯 （PET）和聚對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。采用原子分子動力學(xué)（MD）模擬來計算這些添加劑的溶度參數(shù)，以評估它們在聚酯中的相容性。隨后進行了聚酯/阻燃劑共混物的詳細流變學(xué)測試，結(jié)果表明在所測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，該項研究還使用完善的體外試驗方法評估了阻燃劑添加劑的潛在毒性。結(jié)果表明，在所選擇的實驗條件下，在兩種不同細胞類型（人肺上皮細胞系A(chǔ)549和源自單核細胞系的THP-1巨噬細胞）中分析的所有阻燃劑都沒有表現(xiàn)出急性細胞毒性。

質(zhì)量損失錐形量熱測試中表征輕木復(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。在這項工作中，采用質(zhì)量損失錐形量熱測試方法，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到火焰煙灰，通過熱泳法進行煙灰探測，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)。火焰煙塵的納米級結(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，并首次實現(xiàn)了應(yīng)用熱解法在錐形量熱法模擬的實驗室規(guī)模的火災(zāi)情景中進行煙塵探測，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，振動樣品磁強計和熱重分析對FT納米粒子進行了細致的表征。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CF上的有效涂布。通過顯微鏡和光譜技術(shù)系統(tǒng)地對織物進行了評估。此外，還評估了涂覆后CF的可燃性并對燃燒生成的炭進行了細致分析以獲得對阻燃性能的了解。有趣的是，涂有FT的CF表現(xiàn)出強烈的紫外線屏蔽能力，與涂有PU的CF形成鮮明對比。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保護因子值增加至50。整體結(jié)果表明，三明治結(jié)構(gòu)設(shè)計對增強智能織物的UV屏蔽性能具有良好的前景。

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

本項研究首先用磷酸改性環(huán)氧樹脂，并進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進行對比，用于研究添加ATH對環(huán)氧樹脂的熱性能和機械性能的影響。采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）對改性阻燃環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)進行了表征，同時采用熱重分析（TGA）和UL-94測試對材料的熱降解行為和阻燃性能進行了表征。并額外分析了極限拉伸強度和楊氏模量，以研究添加ATH對材料機械性能的影響。結(jié)果表明，ATH增強改性環(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。