168体育西班牙人

168体育西班牙人主页 168体育西班牙人委宣传部 新闻网
168体育西班牙人主页 168体育西班牙人委宣传部 新闻网

168体育西班牙人:168体育西班牙人工课题组在金属有机框架阻燃剂制备技术方面取得重要进展


Fig1.jpg

近日,168体育西班牙人国家阻燃材料工程技术研究中心杨荣杰教授课题组在金属有机框架阻燃剂制备技术方面取得重要进展,相关成果相继发表在国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(影响因子15.1),168体育西班牙人为第一通讯单位,潘也唐副教授为通讯作者。

金属有机框架材料(MOFs)是由金属离子和有机配体配位形成的永久性开放的晶体框架,因其高比表面积、规则的孔结构、良好的机械和热稳定性以及可控的物理化学性质,近年来也被应用于阻燃高分子材料领域。课题组在超声预处理条件下,巧妙地利用沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67和ZIF-67释放的Co2+形成的氢氧化钴作为双成核位点(模板)负载环交联聚磷腈。借助磷腈缩聚生成的HCl蚀刻ZIF-67和氢氧化钴,最终获得了具有不同维度和尺寸的聚磷腈杂化物CPPHS,用于阻燃环氧树脂(EP)。阻燃剂包含的P-N-Co元素发挥了协同阻燃作用,过渡金属元素钴与聚磷腈高度交联的P-N结构有利于炭层致密化,有效地阻碍了热流传播以及可燃气体的交换。此外,维度错配结构使得CPPHS在基体中的分散性大大增强,进而提高复合材料的机械性能(图1)。研究成果以“Dual nucleation sites induced by ZIF-67 towards mismatch of polyphosphazene hollow sub-micron polyhedrons and nanospheres in flame retardant epoxy matrix”为题(https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144278),该工作以潘也唐副教授和耿志帅副研究员为共同通讯作者,硕士研究生宋小宁为第一作者。

Fig2.jpg

图1. (a) CPPHS合成示意图;(b) 透射电镜图片;(c)透射电镜及相应的元素分布图;(d) 环氧复合材料的热释放速率和总热释放曲线;(e) 维度错配结构促进分散机理图

含有过渡金属的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)具有优异的阻燃性能。课题组以水溶性钴-聚乙烯吡咯烷酮(Co-PVP)络合物为模板和钴源,首先在其表面生长钴-金属-有机框架(Co-MOF),然后使用Na-POSS的水溶液作为结构导向剂和刻蚀剂,在负载POSS的同时去除模板,从而得到具有空心柱状结构的POSS-MOF纳米复合阻燃剂Co-MOF@POSS。该阻燃剂在环氧树脂中实现了均匀分散,而且能够促进炭层快速形成,从而带来良好的阻燃和抑烟效果。过渡金属Co的存在可催化聚合物表面炭层的形成,而POSS热解后形成的SiO2又可以进一步增强炭层的强度,在Co-N-Si的多元素协同阻燃作用下,聚合物表面形成了坚固且致密的炭层,从而有效阻隔了燃烧过程中物质的传递(图2)。研究成果以“Fast char formation induced by POSS confining Co-MOF hollow prisms in epoxy composites with mitigated heat and smoke hazards”为题(https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145682),该工作以潘也唐副教授和张文超副教授为共同通讯作者,硕士研究生韩政德为第一作者。

Fig3.jpg