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.     

聚乳酸组织工程支架结构的精密调控

采用糖球模板法结合热致相分离技术,制备了孔径尺寸、内连通度及孔隙率高度可控的左旋聚乳酸(PLLA)支架材料,并通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)以及示差扫描量热法(DSC)对其空间结构及性能进行了系统研究.支架材料孔径从50μm到800μm及内连通孔径从10μm到200μm连续可调,微观孔壁结构根据不同溶剂可形成各异的微纳米结构.支架的制备对PLLA化学结构无显著影响,但相分离过程会不同程度地降低PLLA的结晶度.     

含磷/氮/硫环交联磷腈微纳米管的合成及对环氧树脂的阻燃作用

采用原位模板法,以六氯环三磷腈(HCCP)和二羟基二苯砜(BPS)为原料合成了一种环状交联型不溶不熔的磷腈大分子——聚环三磷腈-二羟基二苯砜(PZS)微纳米管,研究了PZS对环氧树脂(EP)的阻燃作用及阻燃机理.利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对PZS微纳米管进行了表征;采用热重分析(TG)考察了EP/PZS阻燃材料的热稳定性,并通过极限氧指数(LOI)和微型量热分析(MCC)测试了EP/PZS的阻燃性能.热降解实验结果表明,PZS微纳米管的加入使环氧树脂热降解温度降低,但残炭率显著提高.PZS微纳米管可以显著提高环氧树脂的阻燃性能,当阻燃剂添加量为5%时,环氧树脂的残炭率提高了46%,热释放速率峰值降低了约40%;LOI值从纯环氧树脂的26.0%提高到了30.6%.PZS微纳米管的加入还增强了环氧树脂的力学强度.阻燃性能的显著提高和力学性能的改善归因于PZS微纳米管在环氧树脂基体中的良好分散,以及燃烧炭化过程中生成的石墨化程度较高的类石墨烯结构的残炭,具有较高的抗氧化能力.研究结果表明,PZS微纳米管是一种优良、高效的具有潜在应用价值的阻燃剂.     

纳米阻燃高分子材料:现状、问题及展望

纳米阻燃体系是一种新型的聚合物阻燃体系,被誉为阻燃技术的革命.极少量(≤5wt%)纳米阻燃剂的加入即能显著降低高分子材料燃烧时的热释放速率(HRR)和烟密度(SEA),延缓其燃烧过程,还能不同程度地提高材料的力学性能.本文总结了近年来国内外纳米阻燃领域的进展,介绍了本课题组在纳米阻燃方面所做的工作,探讨了纳米阻燃研究中存在的问题,并对其未来的发展进行了展望.     

环交联聚磷腈微球的合成及阻燃聚碳酸酯的研究

本文合成了一种环状交联型不溶、不熔的聚(环三磷腈-二羟基二苯砜)微球(PZS)并应用于聚碳酸酯(PC)的阻燃.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对PZS微球进行表征;热重分析(TG)探究聚碳酸酯复合材料的热稳定性,并通过极限氧指数测试(LOI)和锥形量热(CONE)表征其阻燃性能.TG结果表明,PZS微球具有良好的热稳定性及优异的成炭能力.燃烧测试结果表明,PZS微球可以显著提高聚碳酸酯的阻燃性能.当阻燃剂添加量为5%时,LOI值从纯PC的27.4%提高到了31.5%.锥形量热实验结果表明,PZS微球的加入使得复合材料的热释放速率、总放热量以及平均质量损失速率显著降低,材料的点燃时间显著延长.通过扫描电镜和红外光谱对残炭进行分析,结果显示PZS微球在燃烧过程中产生磷酸类物质,促进PC基体交联炭化,在外表面生成致密炭层,从而起到隔热隔氧的阻燃效果.     

强冲击压缩条件下g-C3N4向β-C3N4直接转化

 为了合成出理论预言的具有致密结构的超硬材料C₃N₄,运用二级轻气炮加载和冲击回收实验技术,以富含N的g-C₃N₄为前驱物,在40~65 GPa压力下完成了冲击合成实验。在低于51 GPa压力时,X射线衍射分析表明,在回收样品中未发现有新相生成,说明g-C₃N₄是稳定的;而在51~65 GPa范围内,回收样品中有新相生成,与理论计算结果对照发现,新相为β-C₃N₄相,且不含其它结晶相。证实利用冲击合成方法将g-C₃N₄直接转化为单纯β-C₃N₄是可能的,对纯净的超硬相碳氮化合物的合成研究具有参考意义。     

气炮加载实验中光学窗口透射率测量技术及其应用

报道一种用于气炮加载条件的窗口透射率测量技术。该技术将一种激发电压低(4.5 V)、响应时间快(约500 ns)、输出功率稳定的半导体脉冲光源设置在弹丸内部,在碰靶前激发出光,作为照明光源,用于观测透明样品/窗口在加载过程中的透射率变化。将该技术用于石英玻璃冲击透明性研究,发现石英玻璃在经冲击压缩再卸载到水的过程中,其透射率下降了近30%,该结果不支持文献中所给出的液态水压致固化的解释。     

动态荷载下石英玻璃的透光性及损伤演化研究

在一级轻气炮上,利用光透射测量技术观测了石英玻璃在冲击（低于它的Hunoniot弹性极限）以及冲击后再卸载过程中的透射率随时间变化特征.发现石英玻璃在18 GPa附近的冲击条件下,15 μs内保持了良好的透明性.但处于压缩透明状态的石英玻璃在卸载波的作用下其透明状态仅维持约07 μs,透射率在随后的08 μs内下降了约30%.这一现象是由石英玻璃在卸载波的作用下发生损伤所致.透光性的时间效应与玻璃中局部损伤及演化特性密切相关,球状粒子的生长和散射模型对这一现象给出了合理解释.对Dolan等人［关键词： 石英玻璃 冲击 卸载 散射