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含磷唑类金属配合物的设计合成及其在环氧树脂中的阻燃抑烟与机械增强研究

批准号:
22075045
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
简荣坤
依托单位:
学科分类:
生态环境材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
简荣坤

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对环氧树脂存在的阻燃抑烟与机械增强难以同时实现的难题,本项目采用分子设计将有机磷修饰三唑和过渡金属离子通过络合反应制备有机磷修饰三唑-过渡金属配合物;其可与环氧基团反应开环反应原位生成环氧分子链结构中的交联点,结合磷-氮协同阻燃和过渡金属离子催化成炭作用一体化,有望同时实现环氧树脂的阻燃抑烟及机械增强。通过系统研究有机磷修饰三唑-过渡金属配合物与环氧树脂的反应活性,及对环氧树脂固化行为、热性能、阻燃抑烟和机械性能等的影响,建立“有机磷修饰三唑和过渡金属离子的种类”—“过渡金属有机配合物结构”—“环氧树脂阻燃抑烟与物理机械性能”之间的构效关系。深入分析材料在热裂解和燃烧过程中的气相产物、固相炭层的变化,断面形貌特征以及两者的键结作用,阐明有机磷修饰三唑-过渡金属配合物在环氧树脂中的阻燃抑烟及机械增强机理,为获得阻燃抑烟与机械增强环氧树脂提供新依据,兼具应用前景和科学意义。
英文摘要
Focusing on the problem on the balance of the flame retardancy, smoke suppression and physical-mechanical performance of the available flame-retardant epoxy systems, the project provides a kind of new flame-retardant namely organo-phosphorus modified triazole-based transition metal complexes, synthesized by the coordination reaction of organo-phosphorus modified triazoles and transition metal ions. By virtue of the integration of the phosphorus-nitrogen flame-retardant synergism and the catalytic carbonization of transition metal ions, as well as the in-situ formation of cross-linking point through the ring-opening reaction between organo-phosphorus modified triazole-based transition metal complexes and epoxy resin, it has the potential to impart epoxy resins with flame retardancy, smoke suppression and strengthened mechanical properties simultaneously. The effect of organo-phosphorus modified triazole-based transition metal complexes on epoxy resins will be studied and compared in terms of reactivity and curing behaviors between them, and thermal performance, flame retardancy, smoke suppression and mechanical properties of the relevant modified epoxy resins. Based on this, it will give an insight into the relationships among the types of organo-phosphorus modified triazoles and transition metal ions, the structures of organo-phosphorus modified triazole-based transition metal complexes, and the flame retardancy, smoke suppression and mechanical properties of epoxy resins. Besides, the flame-retardant, smoke-suppression and strengthening mechanism of organo-phosphorus modified triazole-based transition metal complexes will be explored in depth through the investigation of the relevant materials on the difference of the gaseous and condensed products, as well as the fracture morphologies and their molecular bonding. According to the above, the implement of this project can provide a new basis for the flame retardant epoxy resins with smoke suppression and strong mechanical properties, revealing both application prospects and scientific significance.
针对环氧树脂存在的阻燃抑烟与机械增强难以同时实现的难题,本项目提出采用含磷唑类和过渡金属离子合成含磷唑类金属配合物的新方法,通过有机磷-氮协同阻燃和过渡金属离子催化成炭作用,实现了环氧树脂阻燃抑烟性能的提升,通过调控过渡金属和含磷唑类配体的种类改善了金属配合物与环氧基材的相容性,提高了环氧树脂的物理机械性能。与此同时,揭示了含磷唑类金属配合物阻燃抑烟及机械增强环氧树脂的关键结构和机理,获得的优选含磷唑类金属配合物结构为磷杂菲修饰三唑-锌配合物,其改性环氧树脂可通过垂直燃烧V-1级,氧指数达28.3%,总烟释放量降低3%,拉伸强度提高至79.6 MPa(相比未改性环氧树脂提升了10.3%),弯曲强度提升为161.9 MPa(提升了43.9%),冲击强度为11.6 kJ m-2(保持不变)。本项目相关研究已发表SCI论文12篇(第一标注8篇),授权发明专利3项(ZL202111143397.6,CN202110726146.4和ZL202110719286.9),在国际/国内学术会议作会议报告7次,培养硕士研究生5名。
有机/无机磷杂化阻燃剂的制备及其火安全和高性能化环氧树脂研究
  • 批准号:
    2023J06025
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    简荣坤
  • 依托单位:
多元醇胺修饰聚磷酸铵介导的阻燃环氧类玻璃高分子的设计制备与结构性能研究
  • 批准号:
    22375046
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    简荣坤
  • 依托单位:
大分子次膦酸铵阻燃固化环氧树脂的性能及阻燃机理研究
  • 批准号:
    21504015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    简荣坤
  • 依托单位:
国内基金
海外基金