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降低高分子材料热释放的方法

中国材料进展 2024年第8期43卷 682-696页

作者：王紫霓赵海波刘博文四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室教育部环境与火安全高分子材料协同创新中心环境友好高分子材料教育部工程研究中心四川成都610064

与金属材料和无机非金属材料并列为三大类材料之一的有机高分子材料,广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域。由于其有机化学结构,大多数高分子材料都具有易燃性,易被引燃导致火灾事故,危害人们的生命健康和财产安全。评价高分子材料... 详细信息

与金属材料和无机非金属材料并列为三大类材料之一的有机高分子材料,广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域。由于其有机化学结构,大多数高分子材料都具有易燃性,易被引燃导致火灾事故,危害人们的生命健康和财产安全。评价高分子材料阻燃性更多地是着眼于是否难点燃、易自熄等,而材料一旦被点燃,材料的热释放特性则是直接决定燃烧会否发展为火灾的重要因素。降低高分子材料燃烧时的热释放,可以延缓材料达到轰燃的时间,避免火灾,或在火灾发生前为人员逃生争取更多的时间。重点介绍了降低高分子材料热释放的阻燃方法,其中包括“三源一体”膨胀炭化阻燃、有机/无机纳米复合材料阻隔层阻燃、磷系阻燃、高温自交联/重排炭化阻燃等方法,进一步对该领域面临的挑战和未来发展趋势进行了深入分析。

关键词：高分子材料阻燃热释放阻燃方法阻燃机理

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“三源一体”皮革基膨胀阻燃剂的制备及其在热塑性聚氨酯弹性体中的应用研究

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高分子学报 2024年

作者：马晶龚岳郑冠祺付腾汪秀丽四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室环境友好高分子材料教育部工程研究中心

将皮革固体废弃物(LW)直接回收成为高附加值的产品一直是困扰制革工业的难题.本文工作以富含氮/碳元素的LW作为炭源/气源，聚磷酸铵(APP)为酸源，通过静电作用在水溶液中制备了“三源一体”皮革基膨胀阻燃剂PA@LW@APP，并通过熔融共混... 详细信息

将皮革固体废弃物(LW)直接回收成为高附加值的产品一直是困扰制革工业的难题.本文工作以富含氮/碳元素的LW作为炭源/气源，聚磷酸铵(APP)为酸源，通过静电作用在水溶液中制备了“三源一体”皮革基膨胀阻燃剂PA@LW@APP，并通过熔融共混方式将其引入到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中.研究发现，当添加量为5 wt%时，TPU5便能达到UL-94 V-0级.在锥形量热测试中，阻燃TPU能够形成阻隔外部火源和可燃气体的膨胀炭层，表现出优异的抑热、抑烟及成炭能力.含有15 wt%PA@LW@APP的阻燃TPU的峰值热释放速率、总热释放量和总烟释放量相比于纯TPU分别降低了71.1%、36.0%和51.4%.另外，PA@LW@APP的包覆型结构使得它在TPU基材中分散良好，不易团聚，所制备的阻燃TPU均保持了良好的拉伸韧性.本工作通过绿色简单的方法不仅实现了皮革废弃物的高值化利用，而且还赋予了TPU优异的阻燃性能.

关键词：热塑性聚氨酯皮革废弃物膨胀型阻燃力学性能高值化回收

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含磷聚硅氧烷阻燃涂层的制备及性能研究

四川大学学报（自然科学版） 2024年第4期61卷 273-279页

作者：曾晓亮兰新生何双梅郭德明王燕赵海波国网四川省电力公司电力科学研究院成都610041 四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室教育部环境与火安全高分子材料协同创新中心环境友好高分子材料教育部工程研究中心成都610064

在本文中,我们采用亚磷酸二苯酯(DP)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)制备了含磷聚硅氧烷阻燃涂层,通过溶胶-凝胶法将其施加于基材表面.阻燃涂层处理后的基材外观和颜色未发生明显变化,且极限氧指数可达27.0%,在垂直燃烧测试中可实现自熄,损... 详细信息

在本文中,我们采用亚磷酸二苯酯(DP)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)制备了含磷聚硅氧烷阻燃涂层,通过溶胶-凝胶法将其施加于基材表面.阻燃涂层处理后的基材外观和颜色未发生明显变化,且极限氧指数可达27.0%,在垂直燃烧测试中可实现自熄,损毁长度仅为76 mm.阻燃机理研究表明,含磷聚硅氧烷阻燃涂层一方面可以催化基材脱水炭化,形成更为致密的稳定交联炭层;另一方面可降低可燃气体的释放量,同时发挥凝聚相阻燃和气相阻燃作用,提升基材在使用过程中的火安全性能.

关键词：阻燃聚硅氧烷溶胶-凝胶

一锅法光热催化升级转化聚乳酸制备氢气和丙酮酸

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 149-158页

作者：向媛张进黄飞肖楠天范怡怡张俊豪郑珩陈金伟张帆四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室四川成都610065 四川大学材料与工程学院四川成都610065 西南化工研究院股份有限公司四川成都610225

聚乳酸(PLA)是一种生物可降解高分子材料,近年来已广泛用作常规塑料的替代品.然而,其在自然环境中生物降解往往需要较长时间,这不仅延长了降解周期,还导致了碳资源的浪费.光热催化技术不仅可以利用清洁的太阳能资源原位产生活性氧化还... 详细信息

聚乳酸(PLA)是一种生物可降解高分子材料,近年来已广泛用作常规塑料的替代品.然而,其在自然环境中生物降解往往需要较长时间,这不仅延长了降解周期,还导致了碳资源的浪费.光热催化技术不仅可以利用清洁的太阳能资源原位产生活性氧化还原物种,同时通过引入热源改善纯光或纯热催化效率低和产物选择性差等难题,有望在塑料催化升级转化过程中发挥作用.本文通过原位光沉积方法分别在二氧化钛(TiO_(2))、氮化碳纳米片(A-V-PCN)和硫化镉(CdS)半导体载体上制备了一系列铂基光热催化剂,铂纳米粒子的平均粒径约2 nm.对铂基光热催化剂的光热催化乳酸水溶液的析氢反应进行了综合评价和比较.结果表明,铂基光热催化剂的光热催化制氢性能远优于纯光催化和纯热催化.其中,CdS半导体负载的铂基催化剂(Pt/CdS)对聚乳酸光热催化转化表现出最优的催化活性,在150°C时,Pt/CdS催化产氢速率分别是Pt/TiO_(2)和Pt/A-V-PCN的1.2倍和4.8倍.变温光电流密度响应、莫特-肖特基以及荧光光谱测试结果表明,提高温度可以有效地抑制光生载流子的复合,从而大幅度提高光热催化转化效率.对不同光热催化剂的液相产物和能带结构进行分析发现,具有合适带隙的CdS半导体能够高选择性地催化生成丙酮酸.相比之下,TiO_(2)和A-V-PCN半导体上由于形成羟基自由基,导致丙酮酸被进一步氧化分解为乙醛和少量的甲酸.原位电子自旋共振表征和理论计算结果进一步揭示,CdS有助于关键中间体(碳中心自由基)的形成和连续脱氢,从而促进了Pt/CdS高选择性制备丙酮酸,并有效抑制过氧化产物的累积.将Pt/CdS催化剂应用于实际聚乳酸塑料时,其光热催化反应的制氢速率为200±17.5 mmol·gcat^(-1)·gplastic^(-1),丙酮酸在液体产物中的选择性为98.1%,产率达到100±11.5 mmol·gcat^(-1)·gplastic^(-1).循环稳定性实验和反应前后的催化剂表征结果表明,Pt/CdS催化剂在光热反应条件下具有较好的稳定性.综上,本工作实现了一锅法光热催化转化聚乳酸为氢气和高附加值含氧化合物丙酮酸,发展了一种高效高选择性转化塑料废弃物为高附加值化学品的光热催化策略,为废塑料碳资源的绿色循环利用提供了解决思路.

关键词：塑料升级回收光热催化制氢聚乳酸丙酮酸

高稳定性相变储能复合材料的制备及其光电转换性能

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高分子材料科学与工程 2024年第7期40卷 123-135页

作者：赵中国王筹萱王开源薛嵘苏巨桥刘欣月申思扬杨其陕西理工大学材料科学与工程学院矿渣综合利用环保技术国家地方联合工程实验室陕西汉中723000 贵州轮胎股份有限公司贵州贵阳550000 四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

文中采用溶液法制备了以聚乙二醇(PEG)为基体、聚乳酸(PLA)和碳纳米管(CNTs)为支撑结构的相变复合材料。通过微观结构发现,CNTs在PEG相变复合材料中呈类“隔离”结构分布,显著降低了PEG相变复合材料的导电逾渗阈值,从0.46%(PLA/CNTs)降... 详细信息

文中采用溶液法制备了以聚乙二醇(PEG)为基体、聚乳酸(PLA)和碳纳米管(CNTs)为支撑结构的相变复合材料。通过微观结构发现,CNTs在PEG相变复合材料中呈类“隔离”结构分布,显著降低了PEG相变复合材料的导电逾渗阈值,从0.46%(PLA/CNTs)降低至0.13%(PEG/PLA/CNTs);且PEG/PLA/CNTs相变复合材料在100次的热力学循环测试中能够保持良好的热循环稳定性和化学结构,在160℃的高温环境中能够保持良好的形状稳定性,未出现PEG泄露和塌陷现象。在温敏响应行为研究中发现,PEG/PLA/CNTs相变复合材料实现了PTC效应到NTC效应的转变;随着测试温度的提高,相变复合材料的能量储能平台逐渐变宽,最高可达37.2 min。在光-电-热效应测试中发现,PEG/PLA/CNTs复合材料在不同的光照强度下均能体现出储能效果和光电转换效率(η),在150 mW/cm^(2)光照强度下复合材料的η值达到了42.9%,且随着光照强度的增加,复合材料的η值随之上升。

关键词：相变复合材料导电性能光电效应温敏响应

聚偏二氟乙烯压电泡沫支架制备及其骨诱导活性

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中国组织工程研究 2024年第17期28卷 2682-2689页

作者：覃思语宋力陈俊宇李怡俊万乾炳口腔疾病防治全国重点实验室国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院修复科四川省成都市610041 高分子材料工程国家重点实验室(四川大学) 四川大学高分子研究所四川省成都市610065 功能高分子材料教育部重点实验室南开大学化学学院天津市300071

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复。目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:通过固相剪切碾磨技术混... 详细信息

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复。目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:通过固相剪切碾磨技术混合不同质量比例的聚偏二氟乙烯及NaCl粉体(质量比分别为60∶40、50∶50、40∶60、30∶70),熔融下形成块状材料后通过纯水溶解去除NaCl,最终制备得到具有不同孔隙率的聚偏二氟乙烯压电泡沫支架(依次命名为PVDF-40、PVDF-50、PVDF-60、PVDF-70)。表征各组支架表面形貌、晶相构成、热力学行为、机械性能、压电性能。将4组支架分别与MG63细胞共培养,检测支架的生物相容性及促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜下可见4组支架具有多层级孔隙,随着混合粉体中NaCl质量分数的增加,支架的孔隙率升高;X射线能量色散谱、X射线衍射图谱、傅里叶变换红外光谱及热失重分析结果显示,4组支架材料主体为不具压电性的α相,固相力化学激发出更多β相,以增强其压电性能,其中PVDF-60组β相含量占比最高;循环压缩测试及压电性能测试结果显示,PVDF-60组相较其他组拥有更高的压缩强度和压电性能;②扫描电镜与激光共聚焦显微镜下可见MG63细胞良好地黏附于4组支架表面,细胞形态良好并伸出较多的伪足、分泌大量细胞外基质;CCK-8实验显示,PVDF-60组培养4 d的细胞增殖吸光度值高于其他3组(P<0.0001);碱性磷酸酶染色及茜素红染色显示,PVDF-60组碱性磷酸酶表达与钙化结节数量均高于其他3组(P<0.01,P<0.0001);③聚偏二氟乙烯压电泡沫支架均具有较好的细胞相容性,其中PVDF-60组具有更优异的力学性能、压电性能和骨诱导能力。

关键词：骨组织工程压电材料泡沫支架材料聚偏二氟乙烯成骨分化固相力化学

通过晶面调控产生强内建电场以提高卟啉光催化剂的H_(2)O_(2)生成速率

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 205-214页

作者：邵韵航张亚宁陈潮锋窦帅娄阳董玉明朱永法潘成思江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学光致分子与材料国际联合研究中心江苏无锡214122 清华大学化学系北京100084

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的化工产品,广泛应用于污水处理、消毒杀菌和印染漂白等领域.在蒽醌法生产H_(2)O_(2)的过程中,易产生有毒气体并存在爆炸危险.因此,仅利用水、氧气和太阳光即可在合适的光催化剂上生成H_(2)O_(2)的光催... 详细信息

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的化工产品,广泛应用于污水处理、消毒杀菌和印染漂白等领域.在蒽醌法生产H_(2)O_(2)的过程中,易产生有毒气体并存在爆炸危险.因此,仅利用水、氧气和太阳光即可在合适的光催化剂上生成H_(2)O_(2)的光催化技术备受关注.本课题组报道了通过酸碱自组装法制备的四(4-羧基苯基)卟啉(SA-TCPP)光催化剂,用于生产H_(2)O_(2).该催化剂克服了大部分H_(2)O_(2)光催化剂存在的需要牺牲剂、活性低和光利用率不足等问题,但其性能仍受限于较高的复合率.晶面调控已被证实是改善许多无机催化剂电荷复合的有效策略,然而,对于有机光催化剂,关于暴露晶面与其活性关系的研究仍然较少.本文采用溶解-重结晶法在水和三种有机溶剂的混合物中成功合成了三种具有不同暴露晶面的卟啉光催化剂.即利用卟啉在有机溶剂和水中的溶解度差异,将卟啉先溶解在四氢呋喃(THF)、甲醇(MeOH)或乙二醇(EG)溶液中,随后在水溶液中重新结晶.X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜及晶面模拟模型图的结果表明,三种催化剂具有相同的晶体结构,但分别暴露了(400)、(022)和(020)晶面.通过紫外分光光度计测量这些催化剂在氙灯(λ≥420 nm)照射下的光催化活性,结果表明,具有(400)暴露面的卟啉光催化剂的H_(2)O_(2)生产速率最高,可达29.33 mmol L h^(-1)g^(-1),分别是具有(022)暴露面和(020)暴露面的卟啉光催化剂的2.7倍和4.1倍,约是已报道的SA-TCPP光催化剂的1.3倍.通过紫外漫反射、莫特肖特基曲线分析以及LED灯照射下的光催化活性测试,排除了光吸收能力对这三种卟啉光催化剂活性的影响.开尔文探针力显微镜、光生电流密度谱图、晶面模拟模型图和密度泛函理论计算结果表明,活性的差异主要归因于(400)表面暴露的高羧基含量所引发的强内建电场,并且在该暴露面上的内建电场方向有利于空穴从吡咯氮向羧基碳的跃迁,因此阻碍了电荷的快速重组,促进了富有挑战性的水氧化过程,而(020)面由于暴露了最多的吡咯氮和最少的羧基碳,其产生的内建电场强度最弱,且内建电场方向阻碍了空穴向羧基碳的跃迁,因此H_(2)O_(2)生产速率最低.综上所述,本工作通过晶面调控产生强内建电场以加速空穴的迁移,降低了电子空穴复合速率,实现了高H_(2)O_(2)生产速率,为更高效的有机光催化剂的设计和开发提供了新思路.

关键词：内建电场晶面调控纳米片光催化产H_(2)O_(2) 卟啉

一种聚氨酯微孔薄膜医用补片表层材料的制备及其性能研究

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四川大学学报（医学版） 2024年第4期55卷 853-860页

作者：田晨旭罗锋李洁华何学令四川大学高分子科学与工程学院成都610065 四川大学学报(医学版)编辑部成都610041

目的本研究拟制备一种具有微孔结构的聚氨酯(polyurethane, PU)薄膜的医用补片表层材料,并对PU微孔薄膜的材料学特性和生物学性能进行评价,以期提升盆底修复补片材料的临床适用性。方法采用PU预聚体发泡技术制备表面具有微孔结构的PU... 详细信息

目的本研究拟制备一种具有微孔结构的聚氨酯(polyurethane, PU)薄膜的医用补片表层材料,并对PU微孔薄膜的材料学特性和生物学性能进行评价,以期提升盆底修复补片材料的临床适用性。方法采用PU预聚体发泡技术制备表面具有微孔结构的PU薄膜,通过调节最佳PU预聚体异氰酸根指数(R值)和发泡环境相对湿度(relative humidity, RH),制备PU微孔薄膜。采用扫描电子显微镜观察PU微孔薄膜表面形貌,利用红外光谱、拉曼光谱和水接触角分析PU微孔薄膜的化学结构亲水性;体外评价PU微孔薄膜浸提液对L929小鼠成纤维细胞增殖的影响,并观察PU微孔薄膜对L929小鼠成纤维细胞黏附和形态的影响和对RAW264.7小鼠单核巨噬细胞的影响;使用Sprague Dawley(SD)大鼠评价PU微孔薄膜的体内免疫反应和组织再生。结果 PU预聚体R值=1.5,发泡环境RH=70%时PU薄膜形成明显的微孔,且均匀致密;与PU薄膜相比较,PU微孔薄膜的化学结构无明显改变,其水接触角[(55.7±1.5)°]低于PU薄膜[(69.5±1.7)°]和聚丙烯(polypropylene, PP)的水接触角[(104.3±2.2)°](P环境炎症较轻,未见明显的纤维囊形成,植入后60 d, PU微孔薄膜部分降解,膜中央出现大量的胶原纤维生长和肌肉形成。结论 PU微孔薄膜具有良好的亲水性和生物相容性,其表面形貌可调节增加细胞的黏附、调控RAW264.7小鼠单核巨噬细胞的功能以及促进组织修复,为女性盆底修复重建补片材料的设计提供了新思路。

关键词：聚氨酯微孔薄膜表面形貌调控免疫微环境生物相容性

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无定形硫属单质分子结构的研究进展

高等学校化学学报 2024年第6期45卷 1-14页

作者：时五一鲍雨崔树勋西南交通大学化学学院材料先进技术教育部重点实验室成都610031

硫属单质(硫、硒、碲)是自然界中一类十分重要的物质,在光电材料、电池及半导体等领域有着广泛的应用.硫属单质均具有晶态和无定形态两种结构形态,其中晶态硫属单质的分子结构已经得到了深入的研究,但无定形硫属单质的分子结构研究还处... 详细信息

硫属单质(硫、硒、碲)是自然界中一类十分重要的物质,在光电材料、电池及半导体等领域有着广泛的应用.硫属单质均具有晶态和无定形态两种结构形态,其中晶态硫属单质的分子结构已经得到了深入的研究,但无定形硫属单质的分子结构研究还处于初级阶段.为了更好地发掘无定形硫属单质的应用潜力,对其结构与性质进行深入研究十分必要.本文概述了无定形硫属单质分子结构研究方面的最新进展,并展望了未来可能的研究方向.这些工作将有助于更全面地了解无定形硫属单质的性质,并推动其在不同领域中的应用.

关键词：硫属单质无定形态硫硒碲