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硬质聚氨酯泡沫材料用无卤阻燃剂的研究进展

精细化工 2024年第5期41卷 929-942,989页

作者：程士金庞绪富姜贵全庞久寅北华大学材料科学与工程学院吉林吉林132013

聚氨酯常用卤系阻燃剂存在燃烧时释放卤化氢腐蚀性气体及有毒有害物质的问题,危害人体健康。近年来,无卤阻燃剂以无卤、低烟、环保的优势,已逐渐替代卤系阻燃剂用于硬质聚氨酯泡沫阻燃。该文介绍了添加型阻燃剂和反应型阻燃剂最新研究进... 详细信息

聚氨酯常用卤系阻燃剂存在燃烧时释放卤化氢腐蚀性气体及有毒有害物质的问题,危害人体健康。近年来,无卤阻燃剂以无卤、低烟、环保的优势,已逐渐替代卤系阻燃剂用于硬质聚氨酯泡沫阻燃。该文介绍了添加型阻燃剂和反应型阻燃剂最新研究进展,重点概括了添加型无机阻燃剂(如金属氢氧化物及氧化物、无机磷系、无机硅系及其协同阻燃剂、纳米材料)、添加型有机阻燃剂(如有机氮系、有机磷系、有机硅系及有机硅系及其协同阻燃剂)、膨胀型阻燃剂(可膨胀石墨、氮、磷膨胀型阻燃剂)及含氮、磷、硅的反应型阻燃剂的特点、阻燃机理及其对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响;对聚氨酯泡沫用无卤阻燃剂阻燃机理进行了阐述;最后,对聚氨酯泡沫用无卤阻燃剂今后发展的热点进行了展望。

关键词：聚氨酯无卤化阻燃剂添加型反应型阻燃机理

构筑共轭聚合物基S型异质结分子内和界面电场以实现高效光催化制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 194-205页

作者：王乐乐程文瑶王嘉鑫杨娟刘芹芹江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

能源短缺与环境问题已成为阻碍社会经济发展的重要因素,并对人类生活质量产生了深远影响,成为重大的全球性挑战.传统的一次能源,如煤、石油和天然气,正面临着日益严重的短缺问题,同时,水体污染日趋严重.因此,迫切需要寻找绿色、可持续... 详细信息

能源短缺与环境问题已成为阻碍社会经济发展的重要因素,并对人类生活质量产生了深远影响,成为重大的全球性挑战.传统的一次能源,如煤、石油和天然气,正面临着日益严重的短缺问题,同时,水体污染日趋严重.因此,迫切需要寻找绿色、可持续的能源解决方案.其中,利用太阳能进行光解水制氢以及降解水中污染物,被视为一种极具潜力和前景的能源利用方式.然而,目前的光催化剂普遍面临光生载流子容易复合、迁移速率缓慢等问题,这些问题限制了光生电荷的寿命,往往只有几十皮秒,从而降低了其在氧化还原反应中的有效性和光催化效率.因此,开发高效、稳定的光催化剂成为了当前研究的热点和迫切需求.本文报道了一种新型光催化剂的合成与应用.首先,将1,6-二溴芘分子作为富电子供体(D)引入到氮化碳(g-C_(3)N_(4))中,合成了以C‒N键连接的g-C_(3)N_(4)-1,6-二溴芘(CNPy)材料.随后,通过多种手段对样品进行了表征.X射线衍射图谱、傅里叶红外光谱和核磁共振图谱证明了1,6-二溴芘分子的成功引入.氮气等温吸附脱附曲线结果表明,与纯g-C_(3)N_(4)相比,芘基的引入增加了g-C_(3)N_(4)的比表面积,暴露出更多的活性位点.X射线光电子能谱和表面电荷密度测试结果证实了CNPy分子内电场的成功构建.当以铂为助催化剂时,CNPy-0.2(包含200 mg CNPy)表现出较高的光催化产氢性能,产率达到6.1mmol·g^(–1)·h^(–1).在此基础上,为了进一步提升催化性能,将CNPy与具有宽光谱响应范围和匹配能带结构的CdSe纳米颗粒进行复合,构筑了具有双电场(分子内和界面电场)的CdSe/CNPy S型异质结光催化剂.X射线衍射图谱、扫描电子显微镜及透射电子显微镜测试结果证实了CdSe与1,6-二溴芘修饰的g-C_(3)N_(4)的成功复合,且CdSe纳米颗粒(200 nm左右)均匀地分布在CNPy上.此外,通过原位X射线光电子能谱、电子顺磁共振波谱和开尔文探针力显微镜等表征手段证实了S型异质结的形成以及CdSe与CNPy之间存在内建电场.光电化学表征进一步证实了CdSe/CNPy S型异质结具有高效的载流子分离效率.能带结构分析结果表明,该CdSe/CNPy S型异质结在光激发后保留了CNPy的较强氧化能力与CdSe的较强还原能力.在无Pt作助催化剂的情况下,测试了CdSe/CNPy S型异质结的析氢与降解性能.结果显示,优化后的复合材料100%CdSe/CNPy-0.2在光催化产H2反应中,产率高达1.16 mmol·g^(–1)·h^(–1),分别是纯CNPy-0.2,CdSe和100%CdSe/CN的58倍,2.2倍和2.32倍.此外,该S型异质结材料表现出较好的光催化降解四环素性能,在全光谱照射下,降解效率高达97%.多次循环数据显示,该S型异质结材料表现出良好的稳定性.综上所述,本研究通过分子结构设计,在共轭聚合物分子内引入内建电场,并结合异质结界面工程策略,构筑了具有双电场的S型异质结光催化材料.该材料表现出高效的光催化析氢和污染物降解性能,为提升共轭半导体基光催化材料的性能提供了新思路.

关键词： g-C_(3)N_(4) 分子内电场界面电场 S型异质结构光催化剂

聚醚接枝丙烯酸树脂基凝胶聚合物电解质的制备及在电致变色器件中的应用

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材料导报 2024年第7期38卷 214-218页

作者：王海萍陈必华陶益杰黄凯兵张世国湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

本工作以甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(PEGMEA)和聚氨酯丙烯酸树脂(PUA)为预聚体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓双三氟甲磺酰亚胺盐(BMimTFSI)为添加剂,通过紫外光固化,构建了一种新型聚醚接枝丙烯酸树脂基凝胶聚合物电解质。通过傅里叶变换... 详细信息

本工作以甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(PEGMEA)和聚氨酯丙烯酸树脂(PUA)为预聚体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓双三氟甲磺酰亚胺盐(BMimTFSI)为添加剂,通过紫外光固化,构建了一种新型聚醚接枝丙烯酸树脂基凝胶聚合物电解质。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和电化学测试(循环伏安)等方法对该凝胶聚合物电解质进行表征。结果表明,该类凝胶聚合物电解质不仅拥有优良的离子电导率,还具有高热稳定性、易封装和不易泄漏的优点。其中,BMimTFSI含量为59.5%(质量分数)、PUA/PEGMEA配比为4.96∶2.96(质量比)时凝胶聚合物的电解质综合性能最好,可见光透过率大于90%,热分解温度达到300℃,30℃时离子电导率达到2.17×10^(-5)S/cm。基于该类凝胶聚合物电解质的电致变色器件展现出优良的性能,经36000 s循环后,依然保持着稳定的蓝色态—透明态切换,且着色、褪色态的可见光透过率对比度仍高达48%,电解质质地柔软,热稳定性良好,可应用于电致变色器件。

关键词：紫外固化凝胶电解质聚氨酯电致变色器件

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

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料研究进展

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 473-489页

作者：庄伟彬覃龙健贾婧李菁辉刘敬福孟超辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料具有密度小、比模量高、低热膨胀系数、热稳定性和导热性能良好,以及耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点,成为了近年来金属基复合材料的研究热点。本文从反应体系、显微组织、力学性能和... 详细信息

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料具有密度小、比模量高、低热膨胀系数、热稳定性和导热性能良好,以及耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点,成为了近年来金属基复合材料的研究热点。本文从反应体系、显微组织、力学性能和强化机制四个方面,综述了近年来原位合成TiC/Al复合材料的研究进展,指出了其存在的问题并展望了其发展趋势,以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。

关键词：铝基复合材料原位合成碳化钛反应体系显微组织力学性能强化机制

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铝合金阳极氧化方法及成膜机理的研究进展

表面技术 2024年第9期53卷 1-10页

作者：薛合刘灿灿唐大兴王润窦文众梁军南京工业大学材料科学与工程学院南京211816 东莞理工学院材料科学与工程学院广东东莞523808

对铝合金阳极氧化的发展现状及趋势进行了总结和展望。首先,介绍了阳极氧化工艺的类型,并着重阐述了最常用的酸性阳极氧化以及碱性阳极氧化的特点。随后,概括了阳极氧化膜生长机理的研究进展,包括氧化膜的生长过程及提出的相关理论。此... 详细信息

对铝合金阳极氧化的发展现状及趋势进行了总结和展望。首先,介绍了阳极氧化工艺的类型,并着重阐述了最常用的酸性阳极氧化以及碱性阳极氧化的特点。随后,概括了阳极氧化膜生长机理的研究进展,包括氧化膜的生长过程及提出的相关理论。此外,对碱性阳极氧化的研究现状进行了归纳,并简要介绍了其与酸性阳极氧化在氧化膜结构特点及生长机理方面的异同。最后,针对当前阳极氧化技术存在的问题和面临的挑战,对其未来的发展趋势做了展望,并指出了阳极氧化技术的发展方向。

关键词：铝合金阳极氧化氧化膜生长机理

激光粉末床熔融WC-12Co硬质合金温度场模拟

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材料工程 2024年第2期52卷 50-59页

作者：牛玉玲李晓峰赵宇霞张利刘斌白培康中北大学材料科学与工程学院太原030051 中北大学机械工程学院太原030051

结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度... 详细信息

结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度)对温度场分布及熔池特征的影响。结果表明:WC-12Co硬质合金在LPBF过程成形时,利用有限元能够有效模拟其成形过程。位于热源前部的等温线比尾部更为密集,温度梯度更大;而扫描路径终端边缘处熔池中心的温度最高。随着激光功率的增大和扫描速度的减小,熔池宽度、深度和长度均相应增大。通过相关实验分析不同工艺参数对晶粒尺寸的影响,发现晶粒尺寸随扫描速度的增加而减小,随激光功率的增加而增大;但过高的激光功率会引起一定的热裂纹现象发生。

关键词：激光粉末床熔融 WC-12Co 有限元温度场熔池尺寸

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Li6Gd（BO3）3晶体生长及热性能

硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1589-1596页

作者：任伊扬王鹏马云峰张明荣张春生徐家跃上海应用技术大学材料科学与工程学院福建理工大学材料科学与工程学院北京玻璃研究院有限公司

Li6Gd（BO3）3（LGBO）晶体具有优异的综合性能，是潜在的中子探测、激光和发光材料。但是，由于硼酸盐熔体粘度大、晶体易开裂，晶体生长非常困难。采用坩埚下降法生长出尺寸为φ20mm×30mm透明晶体，探讨了高黏度晶体的生长机理，研... 详细信息

Li6Gd（BO3）3（LGBO）晶体具有优异的综合性能，是潜在的中子探测、激光和发光材料。但是，由于硼酸盐熔体粘度大、晶体易开裂，晶体生长非常困难。采用坩埚下降法生长出尺寸为φ20mm×30mm透明晶体，探讨了高黏度晶体的生长机理，研究了晶体的光谱和热物理性能。35℃下晶体比热容为0.898 J/（g·K）,300℃时上升到1.18 J/（g·K）;30℃下和方向热膨胀系数分别为12.768×10–6K–1和21.146×10–6K–1，随温度升高表现出显著的各向异性；室温下其热导率分别为2.72 W/（m·K）和2.60 W/（m·K）。较大的比热容有利于LGBO晶体在高功率状态下稳定工作。

关键词：硼酸钆锂晶体坩埚下降法晶体生长热性能

螯合剂辅助法制备镁合金表面Mg-Al LDHs膜及其耐蚀性

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材料工程 2024年第3期52卷 166-175页

作者：王乘风杜小青陈东初魏红阳王梅丰佛山科学技术学院材料科学与氢能学院广东佛山528000 南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

为了降低反应能耗,利用螯合剂辅助法,通过在硝酸铝(Al(NO_(3))_(3))溶液内分别添加乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)、柠檬酸钠(SC)和酒石酸钾钠(PST)三种螯合剂制备转化液,然后将镁合金样品直接浸泡在三种转化液中,于60℃,pH值为12.0下反应9... 详细信息

为了降低反应能耗,利用螯合剂辅助法,通过在硝酸铝(Al(NO_(3))_(3))溶液内分别添加乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)、柠檬酸钠(SC)和酒石酸钾钠(PST)三种螯合剂制备转化液,然后将镁合金样品直接浸泡在三种转化液中,于60℃,pH值为12.0下反应9 h,即可在镁合金表面制得不同螯合剂掺杂的Mg-Al层状双氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)膜。通过SEM,XRD,FT-IR等分析各LDHs膜的微观形貌、物相组成和耐蚀性。结果表明:螯合剂辅助法可以在常压、60℃环境下于镁合金表面成功制得具有典型层状结构的LDHs膜;并且所得的三种Mg-Al LDHs膜均能有效提高镁合金的耐蚀性。然后通过对比研究三种不同LDHs膜层的结构性能发现:添加PST制备得到的Mg-AlPST LDHs膜致密度最高、厚度最大,可达1.4μm。三种膜层对镁合金耐蚀性的提高效果依次为:Mg-Al-PST LDHs>Mg-Al-SC LDHs>Mg-Al-EDTA LDHs;其中覆盖Mg-Al-PST LDHs膜的镁合金相比空白镁合金,其腐蚀电流密度下降约两个数量级,腐蚀总电阻上升约一个数量级。基于对所得LDHs膜的结构、性能分析可知螯合剂辅助法可在较低能耗条件下,在镁合金表面原位制备耐蚀性较好的Mg-Al LDHs膜的原因可能是:螯合剂中的羧基可加速Al^(3+)在镁基底的沉积,并促进Al^(3+)对Mg(OH)_(2)中部分Mg^(2+)的取代而形成LDHs。

关键词：镁合金 LDHs膜原位制备螯合剂耐蚀性