聚酯聚氨酯分子动力学的核磁共振研究

测量了对聚酯聚氨酯在浓溶液状态下质子自旋-晶格弛豫时间随温度的变化,对其中有代表性的基团进行了详细的研究,根据BPP理论用各向同性模型计算分子局部运动的相关时间,从计算结果来看,聚酯聚氨酯的局部分子运动是符合BPP理论的,硬链段的局部分子运动比软链段的局部分子运动要慢得多,两者相差至少一个数量级以上;质子的自旋-晶格弛豫时间主要是偶极-偶极作用的影响;强烈的氢键有相互作用使得硬链段基因的局部运动相关时间接近;通过形成氢键不同的NH峰的相关时间和活化能的观察可以研究软、硬段间的相互作用。     

缩水甘油胺型聚氨酯胶粘剂的性能研究北大核心CSCD

采用商品化SKE-1型环氧树脂对自制聚氨酯预聚体(NCOPU)进行封端,制备了缩水甘油胺型聚氨酯(GAPU),并用傅里叶-红外光谱(FT-IR)对其结构进行表征,用在线FT-IR监控间苯二甲胺固化GAPU过程,用差示量热扫描(DSC)研究其相分离,用扫描电镜(SEM)观察固化物的表面微观形貌,用热重(TG)分析固化物的热力学稳定性。探讨了聚丙二醇(PPG)分子量的大小、不同质量分数的SKE-1对NCOPU封端及不同种类的固化剂对GAPU固化物力学性能的影响。研究表明:在60℃时用间苯二甲胺固化GAPU,2h即可固化完全,固化物热稳定性能良好,其外推起始分解温度为248.3℃,5%的分解温度为282.6℃。GAPU固化物的力学性能随着GAPU的环氧值减小而减小,在室温以上力学性能下降,在-196℃力学性能增加,其环氧值为0.153,在-196℃的拉伸剪切强度最佳,为16.11MPa。     

缺氧及富氧条件下CuFe2O4催化热解酸性红B的原位FTIR反射光谱研究

用原位红外漫反射光谱法研究了在缺氧及富氧条件下CuFe2O4催化热解酸性红B(ARB)的反应过程。结果表明，两种反应气氛对染料分子中磺酸基团的热分解没有影响，但对偶氮基团及芳环的氧化分解影响显。在空气中，ARB的热解更迅速，300℃时可完全氧化为CO2及硝酸盐。而在N2气氛中，加热至300℃时ARB难以完全氧化热解，此时即使再通空气也不易将其完全氧化，而要在更高温度下(500℃)才能快速、彻底氧化成CO2及硝酸盐。     

不同变质程度煤燃烧反应性及FTIR分析其热解过程结构变化

利用TG/DTA 6300的热重分析仪对胜利褐煤(SL)、神华烟煤(SH)与塔旺陶勒盖无烟煤(TT)三种不同变质程度的原煤进行空气气氛下燃烧反应;通过FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析了三种煤样及不同终温下固定床热解半焦的官能团组成;运用数学高斯函数对FTIR曲线重叠吸收峰进行分峰拟合,利用拟合峰面积计算FTIR的芳香度指数(R)、芳香结构稠合指数(D)及有机成熟度指数(C)结构参数。结果表明： SL,SH与TT煤着火温度分别为299.3,408.2及441.0℃;最大失重速率峰温度分别为348.6,480.5及507.0 ℃,即随煤样变质程度的不同,着火点和最大失重速率温度都不同程度提高。煤中官能团结构较复杂,不同变质程度的煤样的红外光谱曲线中均可以观察到羟基(—OH);脂肪烃(—CH₂,—CH₃);芳环(CC); 含氧官能团(CO, C—O)等主要官能团的振动吸收峰。随着热解炼焦温度的升高,三种煤样中脂肪烃类(—CH₂—,—CH₃)红外振动吸收峰均逐渐减小;炼焦后CO在1 700 cm-1伸缩振动峰在炼焦温度到达550 ℃时基本消失;SL原煤样在1 000～1 800 cm-1 含氧官能团吸收峰区域红外曲线更为复杂,随炼焦温度升高较之其他煤样变化最为显著;而SH及TT煤芳环CC吸收峰在温变过程中峰位及峰强度均无显著变化。通过R,D及C值随热解终温的变化曲线,三种变质程度煤在热解反应过程中主体官能团变化趋势存在差异。     

以小分子二醇为扩链剂的聚氨酯弹性体的制备及性能

聚氨酯弹性体（polyurethane elastomer，简称PUE）的大分子主链是由低聚物多元醇柔性链段构成软段，二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，并形成重复的氨基甲酸酯基团结构单元的嵌段聚合物。聚氨酯弹性体具有较高的强度和弹性、优异的耐磨性、耐疲劳性及减振性能等。要制备具有优异防振缓冲性能的聚氨酯弹性体，则要求高分子链的硬段中具有柔性结构，在软段中又嵌有刚性链段。     

含能材料的从头算分子动力学模拟

理解含能材料的物理化学性质、爆轰性能及分解机制,对于含能材料的分子设计、安全性评估及实际应用有着重要的指导意义。第一性原理分子动力学不但可以研究含能材料的物理化学性质,还可以用于研究含能材料的分解反应过程。本文综述了当前第一性原理分子动力学模拟含能材料的理论研究进展。首先讨论了含能材料的晶体结构和基本性质,如热学、力学、电学性质和结构的温度、压力效应。随后讨论了含能材料常压下单分子分解行为,侧重讨论了常压下含能材料的热解产物、热解机制及热解反应的动力学性质,其中含能材料的热解起始反应机制主要包括质子转移、C—N键断裂和N—NO2键断裂3种方式。同时,还对静水压、冲击波等加载条件对含能材料热解反应的影响进行了讨论,尤其是冲击波加载可能带来新的反应机制,如C—H键的断裂。     

食用菌生产废弃物热反应机理与活化能

利用TG-FTIR联用分析仪对食用菌生产废弃物的热解特性进行了研究;并采用分布式活化能模型求解了主要热懈段的活化能,探讨了活化能随转化率的变化关系;利用FTIR结果分析了食用菌生产废弃物的热反应机理.研究结果表明;食用菌生产废弃物主要分三段热解;第一段热解在23~100℃;失重率在12.33%~14.36%左右;主要为C=O键的断裂和CO_2的形成,伴随着少量的苯环从长链分子中断裂.第二失重段约在220~390℃,失重率约为45.09%~47.29%;主要为C=O键的断裂和CO_2的形成、大量苯环从分子成分的长链脱离,同时伴有O-H键断裂、烷烃类的C-H键和取代苯的C-H键的断裂.第三失重段约在380~800℃之间,这阶段失重率为15.01%~15.34%,主要为C=O键断裂,且强度比第二段有所增加.主要热解段第二段的热解活化能在105~165 kJ变化,呈先递增后减小的变化规律,在转化率0.7处达到最大值.     

油页岩热解过程中的光谱学研究

光谱学分析方法对分析物质结构及组成具有独特的优势。为了分析和认识油页岩及其干酪根的矿物结构特点,以及在不同热解温度下油页岩热解过程中矿物结构变化,分别采用偏光显微镜(POM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)和扫描电镜(SEM)等光学和光谱学手段,研究了甘肃窑街油页岩和酸洗脱灰干酪根的矿物形态结构和组成以及在不同热解温度下(温度300～1 000 ℃,升温速率10 ℃·min-1)矿物质和干酪根的形态结构演化特性及其机理。结果表明,甘肃窑街油页岩富含石英、粘土矿和黄铁矿等无机矿物,干酪根呈条块状不规则地镶嵌于无机矿物中;干酪根的变质程度高,富含芳香族和脂肪族结构;在实验温度范围内,随热解温度的升高,油页岩中矿物质开始分解,300 ℃时高岭石因脱水转变成偏高岭石,在650 ℃时高岭石、蒙脱石等完全分解生成偏高岭石,当温度升高至1 000 ℃时偏高岭石分解生成Si—Al尖晶石和无定型SiO₂,SiO₂与含铁矿物在半焦表面析出了(FeO—Al₂O₃—SiO₂)低熔点共融物;干酪根随温度升高分解,半焦的芳香族和脂肪族C—H基团的强度降低,芳香碳的强度升高,分解后在半焦中形成“沟壑”状残炭印记。研究结果对油页岩热解过程矿物结构演化研究和油页岩矿物的资源综合利用具有重要的现实意义。     

热塑性聚氨酯弹性体的制备及性能

采用一步法、以不同分子量的聚醚、二异氰酸酯、扩链剂为原料，通过调整原材料的比例来控制弹性体的硬段含量，得到不同硬段含量的综合性能较好的聚氨酯热塑性弹性体。采用GPC法对所制备的部分热塑性弹性体进行表征，经过数据处理得到所制备的热塑性弹性体的数均分子量及分散指数在文献报道的范围内。所得的GPC谱图峰形基本对称，并且没有杂质峰出现，说明体系的反应比较完全。     

苯低压热解的光电离质谱和动力学模型 (cited: 3)

研究苯在30 Torr和1360～1820 K下的热解过程．利用同步辐射真空紫外光电离质谱技术对热解产物进行了检测,并对其随温度变化的摩尔分数曲线进行了测量．建立了一个低压苯热解动力学模型,并结合生成速率分析展示了燃料分解和芳烃生长过程中的主要反应网络．结果显示苯的分解主要通过氢提取反应生成苯基进行,部分通过单分子解离反应生成丙炔基或苯基进行,并终止于乙炔、丁二炔及1,3,5-己三炔等具有高热稳定性的聚炔烃类物种的生成．此外,低压苯热解中的芳烃生长过程起始于苯和苯基,并主要受到偶数碳增长机理控制．这是由于奇数碳增长机理所依赖的C5和C7物种在低压苯热解中很难生成．     

GAP和GAP/B的红外光谱和热分析研究

采用傅里叶红外光谱测试(FTIR)、热重法(TG)和微商热重法(DTG)研究了GAP和GAP处理硼的样品(GAP/B)在空气和氮气两种环境中的热分解。结果表明：GAP在约170 ℃开始发生叠氮基消除反应,250 ℃左右结束,GAP骨架的解聚反应延后了40 ℃左右;硼(B)改变了GAP的热分解过程,GAP/B在55～70 ℃开始分解,明显提前于GAP本身,而且,叠氮基的消除反应与GAP骨架的解聚反应几乎同时发生。基于Kissinger热分析数据处理方法,对GAP和GAP/B两种体系在叠氮基消除阶段的热分解动力学进行了研究,结果发现在空气环境中,两种体系的活化能E的数值均较低,较易于发生反应,这是由于GAP与空气中的氧发生有氧热解所致。     

The Flame Retardancy,Thermal Properties,and Degradation Mechanism of Zinc Alginate Films

The coordination structure, flame retardancy, thermal stabilities, and degradation mechanism of zinc alginate films were studied by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), limiting oxygen index (LOI), vertical burning (UL-94), and thermogravimetric analysis (TGA) tests. The FTIR results showed that the structure of zinc alginate was correlated to its bidentate bridging coordination. The LOI (49.3) and UL-94 (V-0 rating) results indicated that zinc alginate was an inherent flame retardant material. The TG results showed that zinc alginate had better thermal stabilities than sodium alginate in the lower temperature zones; however, the thermal stabilities of zinc alginate were worse than those of sodium alginate at higher temperatures because of the decomposition of zinc oxalate formed in the degradation process of zinc alginate. Based on the TG results and FTIR of the residues at different temperatures, the effect of zinc ions on the degradation process of alginate was different from that of sodium ions. The zinc ions can catalyze alginate to form the residues and increase the amount of the residues, finally forming zinc oxide. Further, it could decrease the release of flammable gases and increase the flame retardancy of alginate.     

原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系。采用原位漫反射红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)分别在每min 5, 10, 20和40 ℃四种不同升温速率下的热分解行为。研究结果表明：在5 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX环发生分子内结合,在10, 20和40 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX发生分子间成环,形成稳定的八元环结构。随着温度的升高,C—N键的断裂数率远高于N—N键的断裂速率。随着升温速率的增加,C—N键的起始分解温度增加,表明增加升温速率会引起HMX分解的滞后。检测到HMX的分解所释放出CO₂, N₂O, CO, NO, HCHO, HONO, NO₂和HCN共八种气体,升温速率的变化未改变HMX的分解机理。     

一维棒状纳米纤维素及光谱性质

采用稀酸预处理纤维素浆粕,结合高压均质的物理方法,制备出一维棒状纳米纤维素.通过傅里叶红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA),原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等方法对纳米纤维素光谱性能和形貌结构进行了表征.结果表明,制得的纳米纤维素与纤维素浆粕具有相同的红外特征官能闭,但分子内氢键缔合作用被部分破坏.纳米纤维素与纤维素浆粕同属于纤维素I的晶形类型,结品度从59%提高至70%,仍保持结晶区与无定形区共存的状态.纳米纤维素的分解温度为330℃,热稳定性低于纤维素浆粕,失重温度从292℃持续至500℃,有两个明显失重阶段.纳米纤维素长度为数百纳米,宽度为数十纳米的棒状形态,易产生团聚现象.     

Kinetic analysis of thermal and thermo-oxidative degradation of polyethylene (nano)composites

Thermal properties and degradation of polyethylene LDPE (nano)composites were investigated by isoconversional thermogravimetric analysis in air and nitrogen atmosphere by applying the Kissinger–Akahira–Sunose method. Low-density polyethylene (LDPE) composites containing 3 wt.% nanofiller Cloisite 20A and 4, 6, and 8 wt.% of natural zeolite were prepared using extrusion/injection moulding. The parameters of thermal stability of the samples were determined i.e. onset temperature of the degradation (T₉₀), which exhibit initial mass loss (10 mass %) and maximum loss rate temperature (T_max). Also, activation energy (E_a) of samples was calculated and interpreted in terms of thermal degradation mechanisms. Under nitrogen, the thermal degradation of LDPE (nano)composites follows a random scission pathway but it was retarded and slowed by the presence of the fillers. The results show that thermo-oxidative degradation of studied (nano)composites is induced at lower temperatures and appears as much more complex and multi-stage process.     

Synthesis and Properties of Polyphenylsilsesquioxane Modified Phenolic Resin by in-situ Polymerization from Phenyltriethoxysilane Precursor

A series of phenolic resin-polyphenylsilsesquioxane (PR-PPSQ) composites were prepared by in situ formation from phenyltriethoxysilane (PTES) precursor during polymerization of the PR. The precursor was firstly hydrolyzed in a solution, and then the sol was added to the PR polymerization system. The structures of the composites were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and solid-state ²⁹Si nuclear magnetic resonance (Si-NMR). The PPSQs were spherical particles with a diameter of about 3 µm and nearly uniformly dispersed in the matrix, as revealed by scanning electron microscopy (SEM). The influence of PTES content on the thermal behavior of the PR was characterized by thermogravimetric analysis (TGA) in nitrogen and air atmospheres. The results showed that the onset temperature and residual weight of the composite containing 20 wt% PTES content were improved by 47°C and 8.4%, respectively, compared to the pure PR. The thermal oxidative stability was also greatly increased; the 50 wt% weight loss temperature rose from 567°C for PR to 601°C. The flexural strength of the composites was improved; in particular, the value of the composite containing 15 wt% PTES content was elevated by 32% (from 41.66 to 55.33 MPa).     

纳米多孔SiO2薄膜的制备与红外光谱研究

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,结合旋转涂胶、超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜。XRD表明薄膜为无定形态;SEM显示薄膜具有多孔网络结构,其SiO2粒子直径为10~20nm。利用FTIR研究了薄膜的结构,纳米多孔SiO2薄膜含有Si—O—Si与Si—OR结构,呈疏水性;该SiO2薄膜热处理后因含有Si—OH基团而呈吸水性;用三甲基氯硅烷对热处理SiO2薄膜进行修饰可使其呈疏水性,修饰后的薄膜在N2中温度不高于450℃可保持其疏水性与多孔结构。     

分子量对PAMS热降解等温活化能的影响

聚α-甲基苯乙烯(PAMS)是制备激光惯性约束聚变(ICF)用靶丸的重要芯轴材料之一。采用快速热解气相色谱-质谱法(Py-GC-MS)和热重分析技术(TG/DTG)分析了不同分子量PAMS的热降解产物和热降解温度,并通过Arrhenius方程计算了不同分子量PAMS的等温热降解活化能。结果表明:分子量对PAMS热降解产物的影响可忽略不计,其热降解产物均为α甲基苯乙烯单体,且产率均接近100%;热降解温度随PAMS分子量的增加而降低,其热降解温度介于240~450 ℃之间;在相同降解率下,随分子量的减小,PAMS的热降解活化能增加,且PAMS的热降解活化能随着热降解率的增加而增加。     

芦丁热稳定性的红外光谱法实时原位跟踪

本文首次利用傅叶变换红外光谱法和变温附件」产时原位跟踪了天然药物芦丁折为性过程。结果表明：２５℃－２７０℃温度范围内,芦丁的热变性过程是一个伴随着芦丁氧化的热分解过程。在较低温度下（７５℃）芦丁的分子结构就开始发生变化,不仅暗示了中国态的存在,还进一步验证芦丁的稳定性较差;在较高温度下（２７０℃）芦丁分解成两种产物。该方法快速、准确、无溶剂效应,可进行榈的无损原位检测。     

On the Thermal Degradation of a Novel Epoxy-Based Nanocomposite Cured With Tryptophan as an Environment-Friendly Curing Agent

The thermal degradation kinetics of diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) cured with tryptophan (Trp) in the presence of silica nanoparticles (SiNP) was investigated by thermogravimetry analysis. The activation energies of the solid-state decomposition process were evaluated using the advanced isoconversional method. The dependence of conversion (degradation) on the temperature and activation energy was determined allowing the calculation of master plots. The experimental master plots agreed with the first-order (F1) kinetic function for both neat epoxy and nanocomposite in the conversion range of 0.45–0.85. Using the kinetic model and the calculated kinetic parameters, the times at half conversion (α = 0.5) were computed for different degradation temperatures. The kinetic analysis showed that the degradation rate of the epoxy nanocomposite was lower than that of the neat epoxy for conversions between 0.45 and 0.85. Therefore, we concluded that adding SiNP to DGEBA/Trp can improve the thermal stability in the conversion range of 0.45–0.85.