N,N'-二(二乙氧基硫代磷酰基)-1,4-苯二胺的合成、晶体结构及热性能研究

通过二乙氧基硫代磷酰氯与对苯二胺反应生成了标题化合物N,N'-二(二乙氧基硫代磷酰基)-1,4-苯二胺，并应用元素分析, FTIR及¹H NMR对标题化合物进行了表征. 利用X射线单晶衍射测定了其晶体结构, 同时应用TG分析法对其热性能进行了分析. 标题化合物的相对分子质量M_r＝412.42, 为正交晶系, Pbca空间群, 晶胞参数为a＝0.86936(16) nm, b＝1.2787(2) nm, c＝1.8897(3) nm, β＝90°, V＝2.1006(7) nm³, Z＝8, D_c＝1.304 g/cm³, μ(Mo Kα)＝0.425 mm^－1, F(000)＝872, S＝1.052. 最终偏离因子R＝0.0628, wR＝0.1860, 可观测衍射点1852个[I＞2σ(I)]. 该晶体通过对苯二胺连接并以中心对称分布, 并形成层状结构, 且存在弱的分子内氢键N—H…S. TG分析表明该化合物有很好的热稳定性及成炭性, 通过其阻燃聚丙烯腈表明, 该物质是一种高效能的膨胀型阻燃剂.     

粘胶纤维接枝含磷阻燃单体的研究

用含磷、硫的阻燃共聚单体O,O-二乙基-O-烯丙基硫代磷酸酯与粘胶纤维在四价铈离子作引发剂的条件下,通过自由基共聚的方式制备了含磷、硫的改性粘胶纤维。通过红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、差热分析(DTA)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线分析以及扫描电子显微镜(SEM)分析对所制备的改性粘胶纤维进行了表征及性能研究。结果表明,阻燃共聚单体接枝到了粘胶纤维的表面;改性后的粘胶纤维的热分解温度较未改性的粘胶纤维提前,且热性能显著提高。     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al2O3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析

通过静电纺丝和静电喷射技术, 将三氧化二铝(Al₂O₃)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间, 制备出了具有“三明治”结构的P(VDF-HFP)/Al₂O₃/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜. 分析了隔膜的形态结构、 热收缩性能、 拉伸性能、 电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能. 测试结果表明, 该复合隔膜比纯P(VdF-HFP)膜拥有更高的吸液率, 隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs). 该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右, 相对应的断裂伸长率为261.57%. 复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10^-3 S/cm, 且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V). 在电池的循环测试中, 使用钴酸锂(LiCoCO₂)作为正极材料, 由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平, 为145 mA·h·g^-1.     

阻燃PVA-g-AN的制备、表征及性能

以K₂S₂O₈-NaHSO₃氧化还原体系为引发剂, 将丙烯腈(AN)接枝到聚乙烯醇(PVA)上, 得到聚乙烯醇接枝丙烯腈聚合物(PVA-g-AN), 将其与磷酸-尿素反应制备阻燃聚乙烯醇接枝丙烯腈聚合物(FR-PVA-g-AN). 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对其结构进行表征, 并用热重分析(TGA)对其热性能进行研究. 结果表明, 当引发剂用量占反应物总质量的1%, n(K₂S₂O₈):n(NaHSO₃)=5:1, m(丙烯腈):m(聚乙烯醇)=3.5:1, 70 ℃反应4 h时, 接枝率可达190%; 在m(磷酸):m(尿素)=5:1, 85 ℃条件下处理接枝产物PVA-g-AN 4 h时, 获得阻燃性能良好的FR-PVA-g-AN, 700 ℃马弗炉热处理后, 残炭量达到63%. TGA结果显示, FR-PVA-g-AN的热降解过程较PVA减慢, 且800 ℃后残炭量由PVA的3.12%增加到54.3%, 说明FR-PVA-g-AN具有优异的热稳定性和成炭性.     

新型阻燃聚丙烯腈共聚物在空气中的非等温热分解动力学

用O,O-二乙基-O-烯丙基硫代磷酸酯(DATP)与丙烯腈共聚合成了新型阻燃聚丙烯腈共聚物(FR-PAN), 对其在空气中的非等温动力学通过TG-DTG技术进行了研究, 并通过极限氧指数法(LOI)考查了FR-PAN的阻燃性能; 利用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa (FWO)方法计算出了FR-PAN热降解过程中的表观活化能; 采用Satava-Sestak方法通过对不同机理模型的选取, 确定了FR-PAN的热降解机理. 结果表明, 由Kissinger法和FWO法所计算得到的FR-PAN的表观活化能分别为119.62和123.99 kJ•mol－1; FR-PAN的热降解反应属于随机成核和随后增长机理, 其机理函数为G(α)＝－ln(1－α), 反应级数n＝1.     

无卤阻燃丙烯腈共聚物的制备及性能

以K₂S₂O₈-NaHSO₃ 氧化还原体系为引发剂, 采用水相沉淀自由基聚合法合成丙烯腈(AN)-醋酸乙烯酯(VAc)无规共聚物[P(AN-co-VAc)], 然后在KOH水溶液中进行P(AN-co-VAc)中VAc单元的选择性水解, 再与磷酸和尿素进行磷酰化反应, 制备无卤阻燃丙烯腈共聚物. 用核磁共振氢谱(¹H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)对聚合物结构及热性能进行表征, 用凝胶渗透色谱(GPC)测定了P(AN-co-VAc)的分子量及其分布, 并利用FTIR和扫描电子显微镜(SEM)对无卤阻燃丙烯腈共聚物的炭残渣进行分析. 结果表明, VAc与AN发生共聚反应, 制得了P(AN-co-VAc), 随着KOH水溶液pH值的增大, P(AN-co-VAc)中VAc单元迅速水解; DSC分析结果表明, 随着共聚物中VAc单元含量的增大, 共聚物的环化放热分解峰值温度(T_p)增大, 当VAc单元的质量分数为25%时, T_p最大值高达328 ℃, 而阻燃丙烯腈共聚物的T_p高达340 ℃; TGA分析结果表明, 阻燃共聚物在800 ℃时的炭残渣量高达55%以上, 远高于P(AN-co-VAc)的41%, 具有良好的成炭性; 炭残渣的FTIR及SEM结果表明, 阻燃丙烯腈共聚物的阻燃属于凝聚相阻燃.     

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。     

1,4-二(o,o-二乙基硫代磷酰亚胺基)苯的合成及表征

阻燃剂;三氯硫磷;二(o;o-二乙基硫代磷酰亚胺基)苯;合成     

N,N'-二(2-硫代-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己基)乙二胺的合成及阻燃性能

以新戊二醇与PSCl3合成2-硫代-2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷（DDSP）,再与乙二胺反应,合成了-种新型含有磷、氮、硫的阻燃剂：N,N’-二（2-硫代-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己基）乙二胺（DDPSN）,用元素分析、FTIR、^1HNMR、MS测试技术对其结构进行了表征。采用热重（TG）分析,研究了反应物摩尔比、缚酸剂及催化剂、反应温度对DDPSN产率的影响。结果表明,所合成的标题化合物结构与预期一致．其初始热分解温度大于290℃,在1000℃时仍有24．5％的残炭率。新戊二醇与PSCl3摩尔比为1．75：1时。DDSP产率高达85％,而DDSP与乙二胺摩尔比为1：1．25时,DDPSN产率为89％;采用4-二甲氨基吡啶（DMAP）作为缚酸剂的效果优于吡啶和三乙胺,其加入量为新戊二醇质量分数的1％时．可使DDPSN产率提高到92％,反应温度以0～5℃为宜。其阻燃粘胶膜实验结果表明,DDPSN在粘胶中质量分数为18％时,极限氧指数（LOI）值可达28％．是-种效果很好的阻燃剂。由阻燃粘胶膜燃烧后生成的炭残渣的扫描电子显微镜（SEM）可知,炭残渣表面有很多隆起的泡状物,且试样的断面为蜂窝状结构,表明该阻燃剂为膨胀型阻燃剂。     

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.