碳材料表面特性及形貌对阻燃环氧树脂燃烧和热解行为的影响

将制备的4种植物基多孔碳,甘蔗渣炭(SBC)、竹叶炭(BLC)、稻壳炭(RHC)及竹茎炭(BSC),以及购置的椰壳炭(CSC)、果壳炭(NSC)、碳纳米管(CNTs)及可膨胀石墨(EG)分别与聚磷酸铵(APP)复合用于阻燃环氧树脂(EP),研究了碳材料比表面积、表面活性及微观形貌对APP阻燃EP燃烧和热解行为的影响.物理吸附仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜研究指出,颗粒状竹茎多孔碳(BSC)的比表面积(2063m2/g)及表面活性基团C—O—、C≡O及COO—的比例显著大于其他碳材料;各种碳材料均以微米级尺度分布于阻燃EP基体.氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧及锥形量热仪研究表明,0.8 wt%BSC或CNTs与3.1 wt%APP协同阻燃EP的LOI分别由EP的24.6%提高到27.3%和27.6%,UL 94均为V-1级,峰值热释放速率分别比EP/APP降低了27%和28%.碳材料的协同阻燃效果主要取决于微观形貌;对于颗粒状多孔碳,其比表面积、O/C比及表面活性基团比例越大,协同阻燃效果越好.热失重分析、共聚焦拉曼光谱及XPS研究证实,碳材料提高了EP/APP复合材料的初始分解温度和残炭量;大的比表面及表面活性,以及管状形貌能够提高环氧树脂复合材料高温残炭量、促进残炭类石墨化转变、改善残炭耐高温氧化性能.     

竹基多孔碳材料的制备及其协同阻燃环氧树脂研究

以KOH为致孔剂,制备了竹基微孔多孔碳材料(PCM);将PCM与聚磷酸铵(APP)添加于环氧树脂(EP),研究了PCM协同APP阻燃EP复合材料的作用及机理.BET吸附、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)分析显示,PCM6的比表面积、孔容、孔径分别为2063 m2/g、0.9 cm2/g、1.8 nm;粒径为1~5μm;表面存在C—C,C—O—,C O及COO—等活性基团.极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧及锥形量热仪(Cone)研究表明,0.8 wt%的PCM6与3.1 wt%的APP复合可使EP复合材料的LOI由24.6%提高到27.3%,热释放速率峰值降低45.4%,PCM6表现出良好的协同阻燃作用.热失重分析及XPS研究表明,PCM6提高了阻燃EP复合材料的热稳定性,催化APP释放NH3、H2O,加快了交联成炭的速度及热解产物焦磷酸(酯)的形成,由此揭示了PCM协同APP阻燃EP的作用机理.     

卡拉胶包覆APP微球阻燃水性环氧树脂

以氯化钡提纯k-卡拉胶, 经过氧化氢降解, 通过反相乳液聚合的方式制备了一系列卡拉胶包覆聚磷酸铵(APP)阻燃微球(k-CM/APP); 将其加入到水性环氧树脂(EP)中, 制备了3种钢结构防火涂层EP2, EP3和EP4. 利用红外光谱(IR)、 扫描电子显微镜(SEM)及元素分析(EDS)对k-CM/APP的结构及形貌进行了表征. 利用极限氧指数(LOI)、 垂直燃烧(UL-94)、 背温测试法、 热重分析(TG)、 锥形量热(CONE)、 附着力测试、 IR和SEM等方法分析了涂层的阻燃、 隔热及力学性能. 结果表明, k-CM/APP(3/1)球形结构完整, 800 ℃时的残炭量高达59.5%. 与其它阻燃涂层体系相比, 添加了k-CM/APP(3/1)的EP3防火涂层的极限氧指数达到28.5%, UL-94达到了V-0级, 60 min防火涂层耐火温度为253 ℃. 相比于纯EP涂层, EP3涂层的热释放速率峰值降低了58.26%, 总热释放量降低了20.84%, 附着力达到8.74 MPa.     

肾上腺素在酸性品红修饰玻碳电极上的电化学行为

用酸性品红修饰电极,循环伏安法(CV)研究L-肾上腺素(EP)的电化学行为.研究了介质溶液、pH值、修饰剂用量、扫描速度、扫描电位等条件进行优化,修饰电极与裸电极相比,还原峰电流增强8倍.峰电流与EP在2.0×10-5～2.2×10-3mol/L浓度范围呈良好的线性关系,相关系数r为0.9909,检出限为9.58×10-5mol/L.对1.0×10-3mol/L的EP平行测定11次的RSD为5.4%,重复性好.方法可用于盐酸肾上腺素注射液中EP含量的测定,回收率在96.1%～113.0%,结果令人满意.     

改性纳米二氧化硅在环氧树脂膨胀阻燃体系中的协效作用研究

以膨胀阻燃剂(IFR)为主要阻燃剂,以纳米二氧化硅(Nano-SiO_2)及KH570改性纳米二氧化硅(SiO_2-gKH570)为协效剂制备阻燃环氧树脂(EP)材料,对比研究了2种EP/IFR/SiO_2及EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系材料的阻燃性能、力学性能、热量释放、烟气释放、热降解行为及炭层表面形貌。结果表明,当阻燃剂的总添加量为环氧树脂基体质量分数的30%(SiO_2为IFR质量的10%)时,SiO_2与IFR具有阻燃协同效应,在同样的添加比例下,改性的SiO_2会增强这种协同作用。EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系与EP/IFR/SiO_2体系相比,两者氧指数(LOI)分别为30.2%和28.6%,UL-94测试分别通过V-0和V-1级; EP/IFR/SiO_2-g-KH570的力学性能较EP/IFR/SiO_2也有所提高,弯曲强度和抗冲击强度分别提高了10.2MPa和0.6KJ·m~(-2);锥形量热及热分析结果表明,EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系在热释放、CO和CO_2释放指标上数值明显降低,热稳定性增加;残炭的电镜形貌分析表明,EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系能形成更加致密和连续的炭层,能起到很好的物理屏障作用,显示出较好的阻燃效果。     

氧化石墨烯与Si-P低聚物在环氧树脂中的协同阻燃作用

采用Hummers方法制备了氧化石墨烯(GO),并通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对GO微观形貌进行了表征.详细研究了GO与硅磷低聚物(DMS-DOPO)在环氧树脂(EP)力学性能和阻燃性能中的协同作用.万能材料试验测试结果表明,GO和DMS-DOPO分别对拉伸强度和断裂伸长率提高效果明显,二者协同后,可使EP拉伸强度和断裂伸长率分别提高17.1%和42.2%.采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥型量热(CONE)和SEM对EP及其阻燃材料的热性能、燃烧性能以及炭层微观形貌进行了表征.EP/DMS-DOPO/GO在600℃残留量为EP的5.2倍,比EP/DMS-DOPO和EP/GO分别提高4.4%和208.6%.EP/DMS-DOPO/GO的LOI值大于30,并能通过UL-94 V-0级别,燃烧过程中可形成内部结构疏松多孔、外表面致密的膨胀炭层.DMS-DOPO和GO协同后使EP热释放速率峰值由1154 k W·m-2降低到710 k W·m-2,总烟释放量降低30%.     

聚氨酯/环氧树脂IPN复合抛光材料的制备及性能研究

本研究采用聚氨酯与环氧树脂(PU/EP)作为胶黏剂形成互穿网络(IPN),以无机磨料和稀土抛光剂为分散相,通过一定的成型工艺制备成复合抛光材料。通过固化前后的红外光谱,分析了PU、EP两者之间的反应;热重分析表明PU/EP IPN复合抛光材料的耐热性能比纯的PU和EP有显著提高;体视显微镜照片显示该复合抛光材料具有微孔结构;力学及应用性能研究显示当胶黏剂含量为25%时性能最佳;且在PU/EP=2时,抛光后的玻璃透光率保持原有的97%,且耐磨性得到大幅度提高。     

漂浮型BiFeO3/膨胀珍珠岩的制备及其可见光催化性能

利用水热法制备了新颖的、漂浮型的膨胀珍珠岩(EP)负载BiFeO₃(BiFeO₃/EP)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)对制备的复合材料进行了表征与分析。SEM和TEM结果清楚地表明BiFeO₃纳米粒子已被负载到EP表面。与纯BiFeO₃相比,BiFeO₃/EP复合材料明显提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解表现出更强的光催化活性。其中,70%BiFeO₃/EP复合材料对MB染料废水的光催化活性最高,其光催化反应一级速率常数是纯BiFeO₃的2.2倍。由于质轻中空的特点,制备的BiFeO₃/EP颗粒漂浮在液面上,有利于相分离和反应后光催化剂的回收。材料的重复性试验表明,复合材料在MB光降解过程中是相当稳定的。     

星型绿色磷腈阻燃剂的制备及阻燃环氧树脂性能

从分子结构设计出发,以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛、三氯氧磷及新戊二醇等为原料,制备了一种新型阻燃剂六[4-(5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂己内磷酰基)苯氧基]环三磷腈(HDDCPPCP),并将其与聚磷酸铵(APP)和多壁碳纳米管(MWCNT)复配,应用于环氧树脂(EP)中,制备了HDDCPPCP/APP/MWCNT/EP阻燃复合材料.利用极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)、拉伸、弯曲和冲击等方法研究该阻燃复合材料的燃烧性能、热性能及力学性能.实验结果表明,保持阻燃体系总质量分数为30%,当MWCNT质量分数为2%时,EP2(HDDCPPCP/APP/MWCNT/EP)的各项燃烧参数综合表现较好,其LOI值达到42. 8%,热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对EP0分别降低92. 5%,93. 0%,65. 2%和66. 6%,呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; EP2的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量较好,分别为110. 46 MPa,6. 24%,1259. 99 MPa,377. 72 MPa.     

石墨烯负载离子液体的制备及其与六苯氧基环三磷腈协效阻燃环氧树脂的性能研究

本文以可膨胀石墨(EG)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([BMIM]PF_6)为原料,在去离子水中通过绿色、简单的球磨法成功制备出了石墨烯负载离子液体杂化物(GnP@ILs),并对其结构组成进行表征.将GnP@ILs单独或与六苯氧基环三磷腈(HPCTP)混合加入到环氧树脂(EP)中,研究其对EP复合材料综合性能的影响.极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热测试结果表明,GnP@ILs能提高EP复合材料的阻燃性能,同时与HPCTP复配的EP复合材料(EP/7.2wt%HPCTP/1.8wt%GnP@ILs)的阻燃性能最好,LOI达到33.8%,并通过了UL-94V 0级.EP/7.2wt%HPCTP/1.8wt%GnP@ILs的热释放速率峰值和总热释放量分别降低了55.54%和44.28%.同时,[BMIM]PF_6的加入增强了阻燃剂与EP的界面相容性,EP复合材料的拉伸强度和抗冲强度均明显提高.     

微纳米钙钛矿型羟基锡酸钙的合成及对环氧树脂的阻燃性能

钙钛矿型羟基锡酸盐是近年来出现的新型高效阻燃消烟剂. 本文采用化学共沉淀法合成了微纳米钙钛矿型羟基锡酸钙[CaSn(OH)₆, CSH], 并利用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 X射线衍射仪、 红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等对其形貌和结构进行表征. 结果表明合成的CaSn(OH)₆为平均粒径500 nm的纯净正六面体, 粒径均一且分散性良好. 将CaSn(OH)₆应用于环氧树脂(EP)复合阻燃体系(CSH/EP), 并分别采用热重分析、 极限氧指数和锥形量热测试表征了其热降解行为和燃烧性能. 采用扫描电子显微镜、 红外光谱、 X射线衍射和拉曼光谱对EP复合材料的阻燃成炭机制进行探索. 结果表明, CaSn(OH)₆能显著提高EP复合材料的高温稳定性、 热释放速率、 热释放量、 烟释放量和极限氧指数数值. 特别是在很低添加量(0.5%, 质量分数)下, 阻燃消烟性能即得到极大提升, 热释放速率、 总放热量和一氧化碳释放量分别降低45.8%, 25.1%和31.3%. 此外, 由于CaSn(OH)₆在EP基体中的良好分散及较强的界面作用, CaSn(OH)₆在提升EP复合材料阻燃消烟性的同时还提升了EP复合材料的力学强度. 本文合成的CaSn(OH)₆可作为一种多功能的高效阻燃、 消烟和增强剂.     

双层包裹聚磷酸铵微胶囊合成及其在环氧树脂中阻燃研究

采用原位聚合法制备了蜜胺树脂(MF)和环氧树脂(EP)双层包裹聚磷酸铵(APP),得到一种新型核壳结构的微胶囊阻燃剂(EMFAPP).用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对微胶囊的核壳结构进行了表征;用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级测试(UL 94)对EMFAPP在EP中的阻燃性能进行了研究.EMFAPP在EP基体中阻燃性能优异,当其添加量大于7%时EP/EMFAPP均通过UL 94 V-0级,LOI值达27.0%以上.与未包裹APP相比,EMFAPP耐水性明显提高;经水处理(75℃,6天)后,EMFAPP/EP仍可保持良好的阻燃性能.采用热重分析对EMFAPP及其阻燃复合物的热降解行为进行了研究,EMFAPP能够促进成炭,EP/EMFAPP(8 wt%)在700℃残炭率达16.2%,但其低温稳定性有所下降.此外,利用热失重-红外联用对EMFAPP/EP的热降解行为进行了研究,探讨相关阻燃机理.     

中空多壳层TiO2填充对环氧树脂复合材料力学性能的影响

为改善环氧树脂(EP)材料的力学性能, 采用次序模板法合成了TiO₂中空多壳层结构(HoMS)材料, 利用偶联剂对获得的TiO₂ HoMSs进行接枝改性后填充到EP中, 制备了TiO₂ HoMSs/EP复合材料; 并与单壳层TiO₂中空结构进行比较, 研究了壳层数和偶联剂改性对复合材料力学性能的影响规律. 结果表明, 随着壳层数的增加, 复合材料的力学性能增强, 并且偶联剂改性的TiO₂ HoMSs可进一步提高复合材料的力学性能. 在该体系中, 经硅烷偶联剂KH-560改性后的三壳层TiO₂ HoMSs(3S-TiO₂ HoMSs)/EP复合材料的拉伸强度、 断裂伸长率和冲击强度可分别达到71.66 MPa, 7.4%和35.81 kJ/m². 扫描电子显微镜(SEM)断面形貌表征结果显示, 相较于纯EP材料, TiO₂ HoMSs/EP复合材料的断面更加粗糙, 说明TiO₂ HoMSs材料起到了吸收外界应力和阻碍裂纹扩展的作用, 提高了复合材料的韧性, 提升了复合材料的冲击性能.     

聚叶酸修饰电极的制备及其对肾上腺素的电催化氧化研究

采用电化学聚合的方法,将叶酸(FA)聚合在碳糊电极(CPE)表面,制备了聚叶酸修饰碳糊电极(PFA/CPE),并研究了肾上腺素(EP)在该修饰电极上的电化学行为。实验结果显示:在pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液中,该聚合膜对EP的氧化有显著的催化作用,EP在修饰电极上产生2个氧化峰和一个还原峰,峰电位分别为0.193V、0.4184V和-0.252V。在测定实验条件下,EP在PFA/CPE上的氧化峰电流与其浓度在2.50×10-7～1.78×10-4mol/L范围内具有良好的线性关系,检出限可达1×10-7mol/L。将该电极应用于EP实际样品的测定,效果良好。     

毛细管电泳光导纤维发光二极管诱导荧光检测法同时测定肾上腺素和多巴胺

采用自行设计、组装的毛细管电泳光导纤维发光二极管诱导荧光检测装置,建立了同时测定肾上腺素(EP)和多巴胺(DA)的方法。采用胶束电动色谱分离模式,通过优化分离电压、十二烷基硫酸钠(SDS)浓度、背景电解质浓度和pH等影响因素,在最佳实验条件下,EP和DA的线性范围分别为2.2×10-9~1.1×10-7mol/L和2.6×10-8~1.2×10-6mol/L,EP和DA的检测限(S/N=3)分别为1.2×10-9mol/L和1.1×10-8mol/L。该方法可应用于人血浆中EP和DA含量的测定。     

流动注射电化学发光法测定盐酸麻黄碱

基于盐酸麻黄碱(EP)对三联吡啶合钌(Ru(bpy)32 )电化学发光(ECL)的增敏作用,建立了流动注射ECL检测EP的新方法,并将其应用于EP的测定。结果表明,在pH为10.0的0.1 mol/L Na2B4O7-NaOH介质中,在电位1.10 V下进行恒电位电解,Ru(bpy)32 的浓度为1.0×10-4mol/L时,EP对ECL的增敏效果最好。在优化的条件下,测定EP的线性范围为2.40~24.0μg/mL(r=0.9995),检出限为2.00μg/mL,相对标准偏差(RSD)小于1.6%(n=10),加标回收率为97.0%~105%。     

漂浮型BiFeO_3/膨胀珍珠岩的制备及其可见光催化性能（英文）

利用水热法制备了新颖的、漂浮型的膨胀珍珠岩(EP)负载BiFeO_3(BiFeO_3/EP)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)对制备的复合材料进行了表征与分析。SEM和TEM结果清楚地表明BiFeO_3纳米粒子已被负载到EP表面。与纯BiFeO_3相比,BiFeO_3/EP复合材料明显提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解表现出更强的光催化活性。其中,70%BiFeO_3/EP复合材料对MB染料废水的光催化活性最高,其光催化反应一级速率常数是纯BiFeO_3的2.2倍。由于质轻中空的特点,制备的BiFeO_3/EP颗粒漂浮在液面上,有利于相分离和反应后光催化剂的回收。材料的重复性试验表明,复合材料在MB光降解过程中是相当稳定的。     

肾上腺素在预阳极化碳糊电极上的电化学行为研究

建立了预阳极化碳糊电极(PACPE)测定肾上腺素(EP)的新方法。实验表明,EP在PACPE上有很好的电化学响应,在pH 7.00的PBS缓冲溶液中,EP的氧化峰电流最大,且与其浓度在2.0×10-7~1.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,线性方程为:Ip(μA)=0.4598+0.1544c(μmol/L),相关系数R=0.9981,检出限为2.9×10-8mol/L。方法可用于注射液中EP含量的测定。     

聚磷酸铵-苯并噁嗪微胶囊的制备及其对环氧树脂燃烧性能影响

以多聚甲醛、丙烯胺、苯酚为原料,通过Mannich反应合成烯丙基型苯并噁嗪单体(Bala),并通过核磁共振氢谱(~1H-NMR)确定了其化学结构.将Bala在聚磷酸铵(APP)原位开环聚合后,制备APP微胶囊(BMAPP).傅里叶变换红外(FTIR)和静态接触角测试表明,Bala在APP表面成功聚合,并有效提高APP的疏水性,与纯APP相比,BMAPP的接触角从10.8°提高到了71.3°.将BMAPP添加到环氧树脂(EP)中,制备EP/BMAPP复合材料.通过热重分析仪(TGA)、垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、锥型量热仪(CONE)和动态热机械分析仪(DMA)对EP和EP/BMAPP的热性能以及燃烧性能进行对比分析.结果显示,10%的BMAPP的成炭效果最佳,有良好的阻燃性能,可使EP的LOI值从22.6%提高到33.6%,并通过UL-94 V-0级,600°C下残炭率达26.3%.同时,BMAPP可大幅度降低EP燃烧过程中烟密度和热释放速率,提高EP的玻璃化转变温度(T_g).BMAPP/EP-10%中,PBala和APP协同后使EP热释放速率峰值(PHRR)由1247 kW·m~(-2)降低到434 kW·m~(-2),生烟速率(SPR)降低67%左右,T_g从169°C提高到了173°C.     

肾上腺素在脱氧核糖核酸修饰金电极上的电化学行为及铅离子的影响

用干燥／吸附法制备了脱氧核糖核酸(DNA)修饰金电极(DNA／Au)，采用循环伏安法、计时库仑法、微分脉冲伏安法、交流阻抗以及紫外光谱法研究了肾上腺素(EP)在该电极上的伏安行为及Pb^2 产生的影响。结果表明：在5mmol/L pH7．7Tris底液中，EP在DNA／Au上产生一不可逆的氧化峰(Ep＝0．16V)。该峰较EP在裸金电极上的峰(Ep＝0．11V)电位为正，灵敏度高。在有Pb^2 存在时，峰电位负移，峰高增大。微分脉冲峰高与EP浓度在0．5-75μmol/L范围内呈线性关系。氧化峰为扩散控制为主并兼有弱的吸附性。本文还探讨了其电极反应的机理，认为在无Pb^2 的情况下，EP与DNA的结合是EP嵌入DNA中为主并兼有一定程度的静电吸附。有Pb^2 存在的情况下EP是以EP-Pb^2 嵌入DNA的双螺旋结构中和通过静电吸附在DNA骨架上的Pb^2 为桥梁与DNA结合。