N,N'-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段, 研究了N,N'-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺(DPTDEDA)在氮气气氛中的热分解动力学, 利用 Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对DPTDEDA进行了动力学分析, 求出了该物质的热分解动力学参数, 同时利用Satava-Sestak法研究了该物质的热分解机理. 结果表明, Kissinger法所求得的表观活化能为137.37 kJ•mol^－1, 指前因子ln A＝28.00; Flynn-Wall-Ozawa法所求得的活化能为139.83 kJ•mol^－1. DPTDEDA的热分解机理为相边界反应, 其动力学方程为G(α)＝1－(1－α)⁴, 反应级数n＝4.     

N,N′-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺在空气中的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段, 研究了N,N′-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二噁烷-2-基)乙二胺(DPTDEDA)在空气中的热分解动力学,利用Friedman法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对DPTDEDA进行了动力学分析, 求出了该物质两个主要的热分解阶段的热分解动力学参数, 同时利用Coats-Redfern法、Achar法研究了该物质的热分解机理. 结果表明, 用Friedman法所求得的两个热分解阶段的表观活化能的平均值分别为128.03和92.59 kJ•mol^－1; 而Flynn-Wall-Ozawa法所求得的两个热分解阶段的表观活化能的平均值分别为138.75和106.78 kJ•mol^－1. 由Coats-Redfern法、Achar法得出DPTDEDA在空气中的热分解过程虽主要分为两段反应, 但经过推理其反应机理函数却是相同的, 为f(α)＝3/2(1－α)^4/3[(1－α)^－1/3－1]^－1.     

新型无卤阻燃剂双酚S-二(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯)的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段,研究了双酚S-二(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯)(FR)在氮气气氛中的热分解动力学,利用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对FR进行热分解动力学分析,求出了该物质的热分解动力学参数.结果表明,Kissinger法所求得的活化能为190.16 kJ.mol-1,指前因子lgAk为17.42 s-1;FWO法所求得的活化能为198.48 kJ.mol-1.Coats-Redfern方法得到其热分解动力学方程为g(α)=(1-α)-2.     

合成黑索今中副产物3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷的晶体结构及热分解动力学

直接法硝解乌洛托品制备黑索今的过程中合成了一种新型的环形副产物,采用硅胶柱层析法分离得到3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷,洗脱剂为:丙酮/二氯甲烷,梯度洗脱.以丙酮为溶剂培养得到了3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷单晶,用元素分析、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(NMR)以及质谱(MS)对其结构进行了表征,用X射线单晶衍射仪测定了其晶体结构.结果表明,晶体C₃H₆N₄O₅分子量为178.12,属于单斜晶系,空间群P121/n1,晶胞参数: a = 0.58128(13) nm, b = 1.72389(14) nm, c = 0.71072(6) nm, β =112.056°, V = 0.66006(16) nm³, Z = 4, D_C= 1.792 g·cm^-3, μ = 0.17 mm^-1, F(000) = 368.0,最终偏差因子R =0.0397.用同步热分析仪技术研究了3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷的热行为, DSC曲线上在383.15和519.05 K分别有一个尖锐的熔化吸热峰和分解放热峰.另外,根据Kissinger方程及Flynn-Wall-Ozawa方程和不同升温速率下的TG曲线计算得到了该化合物的热分解动力学参数(活化能和指前因子),利用Coats-Redfern法研究了该物质的热分解机理.结果表明: 3, 5-二硝基-1-氧-3, 5-二氮杂环己烷是一种低熔点、热稳定性好的化合物. Kissinger方程计算其活化能为212.32 kJ·mol^-1,指前因子为6.20×10²⁰ s^-1, Flynn-Wall-Ozawa方程计算其活化能为210.39 kJ·mol^-1,该物质的热分解动力学方程为G(α) = (1-α)^-1-1,反应级数为2.     

CH2SH与NO2双自由基反应机理的理论研究

在B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)水平上优化了标题反应驻点物种的几何构型, 并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证. 采用双水平计算方法HL//B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)对所有驻点及部分选择点进行了单点能校正, 构建了CH2SH＋NO2反应体系的单重态反应势能剖面. 研究结果表明, CH2SH与NO2反应体系存在4条主要反应通道, 两个自由基中的C与N首先进行单重态耦合, 形成稳定的中间体HSCH2NO2 (a). 中间体a经过C—N键断裂和H(1)—O(2)形成过程生成主要产物P1 (CH2S＋trans-HONO), 此过程需克服124.1 kJ•mol－1的能垒. 中间体a也可以经过C—N键断裂及C—O键形成转化为中间体HSCH2ONO (b), 此过程的能垒高达238.34 kJ•mol－1. b再经过一系列的重排异构转化得到产物P2 (CH2S＋cis-HONO), P3 (CH2S＋HNO2)和P4 (SCH2OH＋NO). 所有通道均为放热反应, 反应能分别为－150.37, －148.53, －114.42和－131.56 kJ•mol－1. 标题反应主通道R→a→TSa/P1→P1的表观活化能为－91.82 kJ•mol－1, 此通道在200～3000 K温度区间内表观反应速率常数三参数表达式为kCVT/SCT＝8.3×10－40T4.4 exp(12789.3/T) cm3•molecule－1•s－1.     

新型单组份磷-氮膨胀型阻燃剂的热分解动力学

利用热重分析法研究了在不同升温速率下新型单组份磷-氮膨胀型阻燃剂六(4-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)-羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)在氮气气氛和空气气氛中的热分解动力学.采用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法分别计算出DOPOMPC在相应气氛下的活化能和指前因子.     

N,N′-二苯胺基己二酰胺β-晶型成核剂的热分解动力学分析

基于热重分析、微商热重分析及示差热分析研究了N,N′-二苯胺基己二酰胺β-晶型成核剂在空气气氛中的热分解动力学;通过利用Friedman方程和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方程对其热分解过程进行动力学分析求得了其热分解表观活化能;同时利用Achar-Brindly-Sharp方程和Coats-Redfern方程研究了其热分解机理,用等温热重分析法测得了失重10%时的寿命方程.结果表明,N,N′-二苯胺基己二酰胺β-晶型成核剂的表观活化能为138.66kJ.mol-1,其热分解反应的机理函数符合Mample法则,反应级数n=3/2,动力学方程为G(α)=α3/2,寿命方程为:lnτ=-51.877+2.922 2×104/T.     

3，3′-偶氮-（6-氨基-1，2，4，5-四嗪）的合成及性能研究

以3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(BT)为起始物,经亲核取代、氧化脱氢、氨解和水解等四步反应,合成了高氮含能化合物3,3′-偶氮-(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT)。对DAAT的热分解性能进行了研究,由DSC、PDSC和TG-DTG技术获得了DAAT的热分解动力学参数和机理函数。结果表明,DAAT的热稳定性好,能量高。在5℃/min升温速率下,DAAT在283℃左右开始分解,放热峰值320℃,分解放热峰的分解焓为1974·33J/g,高于相同条件下硝胺系炸药HMX的分解焓;采用Kissinger法和Ozawa法求得其活化能分别为209·69和208·77kJ/mol;其热分解速率对压强比较敏感,且与环境压强成正比。采用VLWEOS对DAAT的爆轰性能进行了理论计算,结果表明将DAAT与传统含能材料混合,有望制备出高能钝感炸药。     

Li(NTO)(H2O)2的热分解行为及其结构与性质的关系研究

摘要在水中合成了3-硝基-1，2，4．三唑-5-酮(NTO)的锂盐Li(NTO)(H2O)2，利用DSC，TG／DTG和IR方法研究了其金属配合物的热分解机理，并用Kissinger法、Ozawa法、积分法和微分法对标题配合物进行了非等温动力学研究，得到了热分解反应的动力学参数，确定了热分解第一阶段的动力学方程及配合物的热爆炸临界温度(Tb)为289．33℃．采取RHF／6-31G，DFT-RB3LYP／6-31G方法对标题化合物进行了几何全优化，并对其成键情况、电荷分布和化合物的稳定性进行了分析．     

双核铕-苯甲酸-邻菲咯啉三元络合物非等温热分解动力学研究

采用TG-DTG和DTA技术研究了Eu2(BA)6(PHEN)2 (BA苯甲酸根离子;PHEN1,10-邻菲咯啉)在静态空气中的热分解过程,根据TG曲线确定了热分解过程中的中间产物及最终产物,运用Acher法、Madhusudanan-Krishnan-Ninan (MKN)法和Flynn-Wall-Ozawa法对非等温动力学数据进行分析,推断出第一步热分解反应的动力学方程为dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α)2, 第一步热分解反应的活化能为135 kJ/mol, 活化自由能ΔG为149 kJ/mol, 活化焓ΔH为129 kJ/mol, 活化熵ΔS为-33 J/(mol·k), 同时用等温TG法得到失重10%为寿终指标的寿命方程为lnτ=-22.66+1.646×104/T.     

新型树状单分子磷-氮膨胀阻燃剂的合成及阻燃性能研究

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醚、新戊二醇以及三氯氧磷等为原料, 合成一种新型树状单分子磷-氮膨胀阻燃剂六(4-(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸酯基苯氧基))环三磷腈(Ⅵ). 标题化合物结构经IR、MS 及¹H NMR 证实. 热失重分析表明标题化合物具有较高的热稳定性和良好的成炭性, 氮气氛下的起始分解温度为270 ℃, 600 ℃时炭残余量达45.2%. 实验表明, 标题化合物对环氧树脂呈现出良好的阻燃效果.     

1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮(Keto-RDX)新法合成、晶体结构和热性能研究

研究了1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮(Keto-RDX)的合成新方法,以乌洛托品和硝基胍为原料,通过Mannich反应得到2-硝亚胺基-六氢化-1,3,5-三嗪盐酸盐(NIHT·HCl),用HNO3/AC2O硝化可得Keto-RDX,并采用核磁共振、红外、质谱以及元素分析等进行了结构表征.培养了Keto-RDX单晶,晶体结构解析表明:晶体属于正交晶系,空间群Pnma,晶胞参数a=1.0057(17)nm,b=1.3483(2)nm,c=0.5982(10)nm,V=0.8112(2)nm3,Z=4,Dc=1.933 g/cm3,μ=0.188 mm-1,F(000)=480.差示扫描量热(DSC)法和热失重(TG/DTG)法分析表明,Keto-RDX分解峰温为211.4℃(DSC),在185.00～202.79℃为固相分解阶段,峰温为198.61℃,质量损失为21.45%,在202.79～230.00℃为液相分解阶段,质量损失为77.83%,峰温为213.78℃,热稳定性较RDX差.     

5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二噁烷-2-基烯丙基磷酸酯的制备

以新戊二醇、三氯氧磷、烯丙醇和金属钠为原料,经过2步反应合成了新型反应型阻燃化合物5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二噁烷-2-基烯丙基磷酸酯。 采用元素分析、FTIR、MS和1H NMR等测试技术对其结构进行了表征。 对合成工艺进行了探讨,当n（Na）∶n（烯丙醇）=1∶2,于冰水浴反应2 h,再于30 ℃反应6 h时,产率可达55.5%。 TG分析显示,该化合物的起始分解温度为130.2 ℃,800 ℃时仍有23%的残炭率,说明该化合物具有较好的热稳定性和成炭性。     

Synthesis of a novel hybrid synergistic flame retardant and its application in PP/IFR

A novel inorganic-organic hybrid synergistic flame retardant was prepared by sol-gel reaction and characterized by NMR and FT-IR. It showed that the fire resistance of polypropylene/intumescent flame retardant (PP/IFR) composites could be improved with the combination of hybrid synergistic flame retardant. The char morphology and structure of PP composites were characterized by SEM and Raman spectra. The influence of the hybrid flame retardant on the thermal degradation process of PP composites was analyzed by FT-IR and the rheological behavior of the PP composites was also evaluated. The thermal stability of PP composites was characterized by TGA, weight loss difference and integral procedural decomposition temperature (IPDT). It indicated that the hybrid synergistic flame retardant had good synergistic effect with IFR.     

新型阻燃剂1 ,3 ,5-三(5 ,5-二甲基-1 ,3-二氧杂己内磷酸酯基)苯的合成及表征

以1,3,5-三羟基苯、新戊二醇、三氯氧磷等为原料,采用简洁、高效的合成路线,通过两步反应合成了新型阻燃剂1,3,5-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯基)苯.通过红外光谱、核磁共振氢谱、质谱、元素分析以及热失重分析等对产物结构和热性能进行了表征和研究.热失重分析表明:该阻燃剂起始分解温度为295.26℃ ,在295.26℃ ~343.38℃和350.40℃ ~578.04℃温区迅速炭化;当阻燃剂被加热到681.03℃时,炭残余量高达43.33 %.     

使用裂解气相色谱对几种阻燃聚丙烯材料热稳定性及阻燃机理的探讨

用裂解气相色谱（PyGC)考察了经三种类型阻燃剂（含磷、含溴、含溴和磷）改性的聚丙烯的热稳定性。利用PyGC-MS法分析不同样品的高温裂角产物,以此来推测阻燃材料受热分解时气相以及凝聚相所发生的反应,推断阻燃机理,分析影响阻燃效果的因素,为阻燃剂的开发提供有益参考。结果证实,它们都影响聚丙烯的热降解。溴系阻燃剂和磷系阻燃剂是分别从气相阻断、凝固相加速成炭实现阻止燃烧的,而磷-溴型阻燃剂同时具备单纯含磷或者含溴阻燃能力。     

Thermal degradation mechanism of flame retarded epoxy resins with a DOPO-substitued organophosphorus oligomer by TG-FTIR and DP-MS

A novel phosphorus-containing oligomeric flame retardant, poly(DOPO substituted hydroxyphenyl methanol pentaerythritol diphosphonate) (PDPDP) was synthesized and applied to flame retarded epoxy resins. The thermal degradation behaviors of flame retarded epoxy composites with PDPDP were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), thermogravimetric analysis/infrared spectrometry (TG-FTIR) and direct pyrolysis-mass spectrometry (DP-MS) techniques. The identification of pyrolysis fragment ions provided insight into the flame retardant mechanism. The results showed that the mass loss rate of the EP/PDPDP composites was clearly lower than pure EP when the temperature was higher than 300 °C in air or nitrogen atmosphere. The results also suggested that the main decomposition fragment ions of the EP/PDPDP composite were H₂O, CO₂, CO, benzene, and phenol. The incorporation of PDPDP can reduce the release of combustible gas and induce the formation of char layer, hence the fire potential hazard was reduced.     

阻燃剂二(5,5-二溴甲基-1,3,2-二氧六环磷酰)双酚A的合成

近年来,针对高分子材料易燃进行阻燃化处理,赋予其难燃性和抑烟性,对于有效阻止材料火灾事故发生和抑制火焰传播具有重要意义~([1-2]).磷、溴作为两类重要的阻燃元素,具有各自相应的阻燃机理,能够通过凝聚相和气相共同发挥阻燃作用,降低材料的燃烧性能.     

阻燃剂对镍钴锰三元材料体系电化学性能的影响

测试了不同浓度的电解液阻燃添加剂对镍钴锰三元材料（LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂）作为正极的锂离子电池电化学性能的影响. 实验结果表明,当阻燃剂浓度增加时,电池的放电容量下降,电化学反应电阻和锂离子扩散阻力都有所增加,但加入阻燃添加剂的锂离子电池,当充放电的电流相对比较小的时候,循环性能相比于不含阻燃剂的有所提高,循环稳定性得到了改善. 在0.5C倍率电流下,不含阻燃剂时容量保持率为89%,而当阻燃剂含量增至10%后保持率达到94.21%. 当充放电电流为1C时,未使用阻燃剂时容量保持率约为92.22%,当阻燃剂的浓度为10%时容量保持率为93.01%. 在2C倍率下,不含阻燃剂时容量保持率为87.92%. 阻燃剂浓度为10%时,容量保持率有所提升,达到92.16%. 与基础电解液相比,选用含有10%阻燃剂的电解液可使容量保持率提高5%左右,相比于其他浓度,包含10%阻燃剂的电池循环性能也最为稳定.