离子液体在塑料母粒阻燃应用中的研究进展

2022-03-13 22:50:32
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摘要:为了赋予环氧树脂的具有阻燃性能,研究了含磷咪唑和N-甲基咪唑对于环氧预聚物的阻燃性能影响,结果表明,通过质子转移使部分含磷基团参与了环氧开环反应,含磷基团与高分子链通过离子键和共价键相连,形成本征阻燃聚合物,当添加阻燃固化剂含量为15wt%时,聚合物材料展现出V-0级别的自熄性能。

Wu 等以磷酸酯修饰咪唑为阳离子,分别以Br和磷钼酸为阴离子,4wt%的含卤离子液体使复合材料通过V-0等级,同时复合材料的拉伸断裂强度随离子液体含量增加而提高;以磷钼酸盐为阴离子的离子液体则需要添加6wt%才能使阻燃效果更加明显(V-0等级)。

Sonnier 等季磷-亚磷酸酯离子液体为固化阻燃剂制备环氧树脂复合材料,能直接硬化环氧预聚物,同时提高材料燃烧过程中形成的炭层致密程度和膨胀高度。

Wang等通过季铵化反应制备了以DOPO (9,10-二氢-9-氧杂-1O-磷杂菲-1O-氧化物)修饰咪唑为阳离子,对甲苯磺酸为阴离子的离子液体,加入离子液体的环氧复合材料具有更高的交联密度。但是这种交联结果并没有过多影响环氧复合材料的机械性能和透光性能。由于含磷基团与环氧分子链的相互作用,使得环氧复合材料的阻燃性能在4wt%添加含量时通过UL-94测试V-0等级,极限氧指数达到32%,热释放速率和烟气释放速率明显降低。

磺酸酯熔盐对于阻燃聚碳酸酯(PC)具有明显地提升效果。Jiang 等首先合成了一种阳离子为有机硅修饰的三苯基膦为阳离子,磷酸酯为阴离子的熔盐。当添加含量为5phr时,PC复合材料达到V-0级别,LOI提升了2.9%。当阴离子为磺酸盐时,PC复合材料在5phr的添加量下达到V-0级别,LOI提升了7.7%。此外,他们还对比了阴离子为磷酸酯和磺酸盐对提升PC阻燃性能的效果。结果表明,磺酸盐对于提升PC的阻燃能力更为有效。

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截图来源:中国知网

此外,聚离子液体的开发与在阻燃领域的应用也得到了关注。Li等人合成了一种含磷聚离子液体凝胶PDVE[DEP]。发现PDVE[DEP]明显提高了聚乳酸的抗熔滴性能。在添加量为 lwt%,聚乳酸复合材料通过了UL-94 V-0等级,同时极限氧指数从20.4%提高至25.6%。

膨胀阻燃体系中的应用:Li等制备了一系列以含氧杂多酸为阴离子的咪唑盐,考察了离子液体与膨胀体系(聚磷酸铵和季戊四醇)的协同阻燃效应。结果表明,当阻燃剂总含量为15wt%,其中离子液体仅为0.5wt%时,聚丙烯复合材料达到V-0等级。这归因于燃烧过程中离子液体对成炭过程的催化作用,促使保护性炭层快速生成,因而复合材料表现出自熄行为。

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离子液体是一类结构可设计,性能多样化的一类新型物质统称,应用领域广泛,用作:催化剂、吸收剂、萃取剂、阻燃剂、抗静电剂、导电助剂、润滑剂、杀菌剂,涉及领域:化工、医药、材料、半导体、生物、芯片、航天、显示、环保、通讯、润滑等...目前已见报道的离子液体根据分子结构和物化性质可分化四代。第一代离子液体主要的组分是作为阳离子的二烷基咪唑六氟磷酸盐/烷基吡啶六氟磷酸盐和作为阴离子的金属卤化物,他们是理想的电化学溶剂,然而对空气和水非常敏感。第二代离子液体由铵盐等作为常用的阳离子,而六氟磷酸盐等作为阴离子,从而可在空气和水中稳定。第三代离子液体则包括了氨基酸和胆碱等天然离子或者是具有生物活性的离子。而第四代则最早出现在2018年,他们与其他分子液体混合后或者溶解后可展现出独特的性能。图1离子液体中典型的阳离子和阴离子
何请 2022-03-18
Room-temperature ionic liquids are, as the name suggests, salts that exist in liquid states at room temperature. RTILs are of great interest to a variety of fields because they exhibit unique physical and thermodynamic properties, such as negligble vapor pressure, high thermal stability, high electrochemical stability, and low flammability. Moreover, ionic liquids exhibit high conductivity and a wide electrochemical window, which means that they are neither easily oxidized nor reduced, hence they are excellent candidates for efficient and green electrolytes in batteries. Due to the various potential applications RTILs promise, computer simulations of RTILs have widely propagated, and various combinations of different cations and anions have been designed and tested to further increase our knowledge in this field.Please note: this tutorial uses the general Amber force field (GAFF) force field to create an initial (not a “refined”) force field. Some aspects of the simulation results are not in as good agreement with experiment as the results presented in the papers listed above. This is a good object lesson: GAFF can get you started, and can provide results of reasonable accuracy. Depending on your needs, this may be enough. But it is often desirable to treat the GAFF results as a starting point for further refinement; the latter is usually system-specific, and is not covered in this tutorial.
2022-03-16
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