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含DOPO/吲哚的磺胺类化合物的合成及阻燃环氧树脂

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 56-65页

作者：许文迪陆嘉怡蔡博禹王璐泽罗钟琳王标兵常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

以吲哚-3-甲醛、磺胺胍和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了一种含DOPO/吲哚的磺胺类化合物(SIAD),并制备了环氧树脂(EP)/SIAD复合材料。加入6%SIAD后,EP/SIAD-6复合材料通过UL-94 V-0等级测试,LOI值提升至32%,... 详细信息

以吲哚-3-甲醛、磺胺胍和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了一种含DOPO/吲哚的磺胺类化合物(SIAD),并制备了环氧树脂(EP)/SIAD复合材料。加入6%SIAD后,EP/SIAD-6复合材料通过UL-94 V-0等级测试,LOI值提升至32%,其峰值放热率(535 kW/m^(2))、总热释放(64.2 MJ/m^(2))和平均有效燃烧热(18.1 MJ/kg)值较纯EP分别下降了37.3%,33.6%和22.5%,呈现出良好的火灾安全性。SIAD通过释放出含磷自由基和不可燃性气体等起到气相阻燃作用,同时通过促进形成致密的连续炭层在凝聚相中起到阻燃作用。

关键词：环氧树脂阻燃机理磺胺类化合物

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含硅-氮木质素协同聚磷酸铵阻燃聚乳酸

复合材料学报 2024年第7期41卷 3544-3556页

作者：宋艳林肯周宇彤单雪影李锦春赵彩霞常州大学材料科学与工程学院常州213164 常州大学安全科学与工程学院常州313164

聚乳酸(PLA)作为生物基可降解塑料逐渐成为研究热点,但由于其极易燃烧,在包装、电器等领域的应用受到限制,为了解决此类问题,对碱木质素(Lig)改性合成了含硅-氮元素的木质素(Si-NLig),通过TGA分析发现,Si-NLig在空气中的初始降解温度(T... 详细信息

聚乳酸(PLA)作为生物基可降解塑料逐渐成为研究热点,但由于其极易燃烧,在包装、电器等领域的应用受到限制,为了解决此类问题,对碱木质素(Lig)改性合成了含硅-氮元素的木质素(Si-NLig),通过TGA分析发现,Si-NLig在空气中的初始降解温度(T5%)提高了20℃,且高温残留量由2.3%提高至25.5%。将Si-NLig作为成炭剂,与聚磷酸铵(APP)复配,通过熔融共混法制成阻燃聚乳酸材料(Si-NLig-APP/PLA),对其阻燃性能、力学性能、燃烧行为等进行了研究。研究表明:Si-NLig与APP质量比为1∶4,10wt%的添加量可使Si-NLig-8%APP/PLA的极限氧指数(LOI)值达到27%,UL-94垂直燃烧达到V-0级别,而同等条件下Lig-8%APP/PLA的LOI值为26%,UL-94仅为V-2级别。同时,与Lig-8%APP/PLA相比,Si-NLig-8%APP/PLA的热释放速率峰值(PHRR)降低了27%;残炭的拉曼图谱分析发现Si-NLig-8%APP/PLA的石墨化程度比Lig-8%APP/PLA提高了36.7%,为其良好的阻燃性能提供了理论依据。Si-NLig的引入使阻燃PLA力学性能得到了改善,拉伸强度提升了21%。可见Si-NLig在无卤阻燃PLA领域中具有潜在的应用前景。

关键词：含硅-氮木质素聚乳酸成炭剂阻燃性能力学性能

甲基丙烯酸羟乙酯改性乙烯-α-烯烃共聚物封装胶膜

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高分子材料科学与工程 2024年第6期40卷 17-24页

作者：张志远徐梦楠陶家骏蒋姗常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(St)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)为接枝单体,熔融接枝乙烯-α-烯烃共聚物(POE)制备POE-g-P(HEMA-co-St)(以下简称POE-g-PHS)和POE-g-P(HEMA-co-St-co-KH570)(以下简称POE-g-PHSK)。以过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC)为交联剂、POE-g-PHS和POE-g-PHSK为改性剂,分别加入POE基材中,经熔融共混和层压交联制备POE/POE-g-PHS胶膜和POE/POE-g-PHSK胶膜,研究了POE-g-PHS和POE-g-PHSK对胶膜的结构和性能的影响。结果表明,随着POE-g-PHS和POE-g-PHSK含量的增加,POE预制膜的防交联剂迁移能力明显提升;同时,POE胶膜交联度的提升和结晶度的变化也影响其综合性能。当POE-g-PHS和POE-g-PHSK质量分数分别为9%和6%时,综合性能最优。预制膜表面摩擦系数变化率从17.13%分别降低到0.53%和0.49%,胶膜交联度从86.28%分别提高至89.87%和90.91%,剥离强度从12.86 N/cm分别提升至20.86 N/cm和32.14N/cm,同时,抗紫外老化性能、力学性能和体积电阻率等性能均有提升。

关键词：乙烯-α-烯烃共聚物胶膜熔融接枝交联剂迁移表面摩擦系数

含酚酞结构可溶性共聚型聚酰亚胺的合成与性能

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精细化工 2024年第3期41卷 607-612,622页

作者：蔡华娟耿凯汪称意李坚任强常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

以邻甲酚酞与2-氯-5-硝基三氟甲苯为起始原料,通过芳香亲核取代和氧化还原反应得到芳香二胺单体4,4’-(2,2’-三氟甲基)-二氨基苯氧基-3,3’-二甲基酚酞(Ⅱ)。然后,将Ⅱ和2,6-二氨基甲苯与3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐通过不同投料比... 详细信息

以邻甲酚酞与2-氯-5-硝基三氟甲苯为起始原料,通过芳香亲核取代和氧化还原反应得到芳香二胺单体4,4’-(2,2’-三氟甲基)-二氨基苯氧基-3,3’-二甲基酚酞(Ⅱ)。然后,将Ⅱ和2,6-二氨基甲苯与3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐通过不同投料比以一步法高温缩聚得到同时含酚酞、三氟甲基和甲基结构的系列共聚型聚酰亚胺,并对其结构和性能进行了测试。结果表明,该系列共聚型聚酰亚胺具有优异的溶解性,在室温下不仅可溶于常见的高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮,N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜,还可以溶解在低沸点溶剂氯仿、二氯甲烷和四氢呋喃中,可便利地通过其溶液浇铸制备得到系列高性能聚酰亚胺膜材料。该类膜材料玻璃化转变温度在275~314℃之间,其在N2和O_(2)氛围中热失重10%时的温度分别为477~507和470~490℃。该类膜材料具有低的介电常数和良好的力学性能:其在1MHz下相对介电常数在2.69~2.92之间;拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率分别在80~92 MPa、1.2~1.8 GPa和9.2%~13.5%之间。

关键词：聚酰亚胺酚酞三氟甲基溶解性介电性能功能材料

含P/N/Si木质素基阻燃剂的制备及其阻燃聚乳酸

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 12-22页

作者：宋艳杨晓涵林肯单雪影李锦春常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 常州大学环境科学与工程学院江苏常州213164

以碱木质素(Lig)为原料,3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-(二乙氨基)水杨醛和9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物为改性剂,通过三步法成功制备了一种含磷、氮、硅元素的木质素基阻燃剂(FR-Lig)。热失重分析表明,与Lig相比,FR-Lig在空气中具有... 详细信息

以碱木质素(Lig)为原料,3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-(二乙氨基)水杨醛和9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物为改性剂,通过三步法成功制备了一种含磷、氮、硅元素的木质素基阻燃剂(FR-Lig)。热失重分析表明,与Lig相比,FR-Lig在空气中具有良好的热稳定性能和成炭能力,其T5%提高了45℃,550℃时的残留量由1.8%提高到31.6%。然后将FR-Lig用于制备全生物基阻燃聚乳酸复合材料(FR-Lig/PLA),对材料的阻燃性能、热稳定性能、燃烧行为等进行了研究。结果表明,FR-Lig的加入可提高PLA的阻燃性能,当添加量为20%时,LOI值可增加至27.5%,垂直燃烧Ul-94过V-0级;即使质量分数10%的加入,也可使PLA的LOI值增加2个数值,UL-94由无等级提高至V-2级,对应PLA的拉伸强度为41.8 MPa,与纯PLA相比,冲击强度可提升约60%;而且,FR-Lig/PLA材料的热稳定性能、耐火性能和抑烟能力得到了提升。此外,残炭的表征及PLA的热重-红外联用分析表明,气相阻燃和凝聚相阻燃在PLA中共同发挥作用,以后者为主,并提出了可能的阻燃机理。

关键词：碱木质素生物基阻燃剂聚乳酸阻燃性能热稳定性能

碳布用于锂离子电池三维一体化柔性正极的可行性研究

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材料工程 2024年第3期52卷 192-198页

作者：闫时建郭锦同阳今西诚之太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 三重大学材料化学系津市514-8507日本

研究碳纤维编织布用于锂离子电池三维一体化正极的可行性,对三种经过热处理碳布的石墨化程度进行定性分析和定量计算。以锂金属作为对电极,石墨化的碳布电极在0.1~0.5 V的电压下首次放电比容量分别为83.6,94.5mAh·g^(-1)和115.2 mAh·g... 详细信息

研究碳纤维编织布用于锂离子电池三维一体化正极的可行性,对三种经过热处理碳布的石墨化程度进行定性分析和定量计算。以锂金属作为对电极,石墨化的碳布电极在0.1~0.5 V的电压下首次放电比容量分别为83.6,94.5mAh·g^(-1)和115.2 mAh·g^(-1),经过50周次循环充放电后比容量分别为55.0,80.0 mAh·g^(-1)和88.0 mAh·g^(-1)左右。将石墨化的碳布负载LiFePO_(4)后,电极的首次放电比容量分别为73.2,109.5 mAh·g^(-1)和130.2 mAh·g^(-1)。对于石墨化程度为76.02%的碳布,经过50周次循环充放电后比容量稳定在90.0 mAh·g^(-1)左右,综合电化学性能较好,更适合用于锂离子电池的一体化柔性正极。通过建立LiFePO_(4)颗粒与碳纤维之间相互作用的力学模型,探讨一体化正极的力学性能、电学性能和电化学性能之间的关系。将碳布用于锂离子电池一体化正极,可以简化锂离子电池的常规生产过程,革新其生产方式。

关键词：锂离子电池碳布石墨化程度三维一体化柔性正极导电性

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形状记忆合金研究进展与高熵形状记忆合金

中国材料进展 2024年第2期43卷 124-135页

作者：高晓轲安旭龙孙文文东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189 常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、良好的耐蚀性及力学性能等,是一种极具发展潜力和应用价值的功能材料,形状记忆合金自研发之初就受到了人们的广泛关注,目前已在诸多领域得到了广泛应用。系统总结了形状记忆合金的种类、制备方... 详细信息

形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、良好的耐蚀性及力学性能等,是一种极具发展潜力和应用价值的功能材料,形状记忆合金自研发之初就受到了人们的广泛关注,目前已在诸多领域得到了广泛应用。系统总结了形状记忆合金的种类、制备方法、主要应用领域和最新的研究成果等,重点综述了目前研究的热点——高熵形状记忆合金的研究进展,并从合金成分、热机械处理、相结构3方面阐明了影响高熵形状记忆合金性能的因素,理清了阻碍形状记忆合金发展的主要因素,分析了高熵形状记忆合金的研究价值,并对形状记忆合金的未来发展方向进行了展望。

关键词：形状记忆效应高熵形状记忆合金材料制备热处理相变材料应用

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三维多孔铜及表面修饰铋协同构筑无枝晶锂金属电极

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 85-97页

作者：王帅孙雨涵高欣宋瑞赵铭钦卢垚鲍晓冰罗巧梅苟蕾樊小勇长安大学材料科学与工程学院西安710061

以化学镀制备的具有微米级三维(3D)多孔结构的3D多孔铜为基底,在其表面电沉积铋修饰层,构建了3D Cu@Bi;将其作为锂金属电极集流体.孔径约5μm的3D多孔结构具有高表面积,有利于降低局部电流密度,电流密度分布更均匀,其大容纳空间可缓解... 详细信息

以化学镀制备的具有微米级三维(3D)多孔结构的3D多孔铜为基底,在其表面电沉积铋修饰层,构建了3D Cu@Bi;将其作为锂金属电极集流体.孔径约5μm的3D多孔结构具有高表面积,有利于降低局部电流密度,电流密度分布更均匀,其大容纳空间可缓解体积变化和释放应力,抑制锂枝晶生长.Bi的亲锂性促进了界面动力学,降低了形核过电位,增强了锂沉积/剥离的可逆性.在3D多孔结构和铋修饰层的协同作用下,锂金属沉积容量>4 mA·h/cm^(2)时,电极表面仍保持平整、光滑;由其组装的半电池经过200次循环后,库仑效率(CE)可保持在98.5%以上;由其组装的对称电池在电流密度为0.5 mA/cm^(2),面容量为1 mA·h/cm^(2)时,可稳定循环1500 h以上,循环100次后电极表面仍光滑、无枝晶;以磷酸铁锂为正极组装的LFP||3D Cu@Bi@Li全电池在1.0C倍率下经过200次循环后,显示出132 mA·h/g的高容量和约87.2%的容量保持率.

关键词：锂电池锂金属电极三维多孔集流体铋修饰层无锂枝晶

燃料还原法原位制备高稳定性/催化活性SOFC钴基钙钛矿阳极

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无机材料学报 2024年第8期39卷 911-919,I0008,I0009页

作者：潘建隆马官军宋乐美郇宇魏涛济南大学材料科学与工程学院济南250022

受固体氧化物燃料电池(SOFCs)原位还原脱溶纳米金属阳极技术的启发,本工作采用煅烧后的Sr2V0.1Co0.9MoO6前驱体(包含其他相的钙钛矿)在空气气氛下与电解质共烧制备出单电池,避免了为防止阳极氧化而需在还原/惰性气氛下制备电池的苛刻条... 详细信息

受固体氧化物燃料电池(SOFCs)原位还原脱溶纳米金属阳极技术的启发,本工作采用煅烧后的Sr2V0.1Co0.9MoO6前驱体(包含其他相的钙钛矿)在空气气氛下与电解质共烧制备出单电池,避免了为防止阳极氧化而需在还原/惰性气氛下制备电池的苛刻条件。制备电解质片上的阳极前驱体仅需在燃料侧原位还原4 h,便可形成纯相Sr2V0.1Co0.9MoO6(R-SVCMO)阳极。结果表明,R-SVCMO在活化能显著降低的同时电导率由2.7 S·cm^(-1)提高至21.6 S·cm^(-1)。当R-SVCMO为阳极的单电池分别以H2和湿CH4为燃料气时,在850℃的最大功率密度(Pmax)分别达到862和514 mW·cm^(-2),显示出优秀的催化性能。还原前后阳极在100~850℃的平均热膨胀系数(TEC)分别为1.15×10^(-5)和1.23×10^(-5) K^(-1),均与传统SOFC电解质相近。因此,还原过程不会导致阳极层体积产生变化,可以显著提高电池结构稳定性(退化率仅为0.13%)。加之R-SVCMO是在燃料气氛下合成的,其作为阳极表现出极高的长期稳定性和催化活性。R-SVCMO对湿CH4的催化效率达到60%,并能够稳定运行1450 h,相应的单电池可在0.7 V稳定运行450 h。综上所述,本研究采用燃料原位还原法制备了具有优异电化学性能和结构稳定性的单电池。

关键词：固体氧化物燃料电池燃料还原制备技术高稳定性阳极甲烷燃料