聚甲基丙烯酸甲酯阻燃耐磨透明涂层的设计、性能及机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51803204
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    马超
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Aiming to overcome the drawbacks of bad flame retardancy and abrasion-resistance of PMMA and bad flame retardancy of PMMA compounded with flame retardants, uvioresistant metal oxide nanoparticle grafted by phosphorus-nitrogen-containing hyperbranched polymer are synthesized and compounded with siloxane to prepare flame-retardant, abrasion-resistant and UV-resistant PMMA composites coated by transparent coating after hydrolysis, coating and solidification, based on the combination of coating technology, nanocomposite technology, synergistic flame retardant and molecular design. The effect of composition, structure and thickness of coating on flame retardancy, abrasion-resistance, UV-resistance and transparency of composites is investigated to discuss the structure-function relationships. The relationships between flame retardancy of coating and PMMA composite are studied. The effect of composition, structure and thickness of coating on pyrolysis and combustion process of coating and coated PMMA and the effect on composition of gaseous products and structure and properties of char are investigated. The relationships of composition of gaseous products and structure and properties of char of coating and coated PMMA and the effect of thickness of coating on their relationships are also studied to reveal the flame retardant mechanisms of PMMA composite. This project provides theoretical and experimental foundations for preparation of flame-retardant, abrasion-resistant and UV-resistant PMMA composites coated by transparent coating and has important implications for the application of PMMA optical plastics and decrease of its fire risks.
本项目针对PMMA阻燃性和耐磨性差以及混合阻燃剂难于阻燃PMMA的缺点，将涂层技术、纳米复合、协效阻燃和分子设计相结合，合成含磷氮超支化聚合物接枝抗紫外金属氧化物纳米粒子，然后和硅氧烷单体混合，经水解、涂覆、固化后制备出阻燃、耐磨、耐紫外的透明涂层涂覆PMMA复合材料。研究涂层组成结构和厚度对复合材料阻燃、耐磨、耐紫外和透明性的影响，探讨材料的构效关系。研究涂层和涂覆PMMA复合材料阻燃性之间的关系。研究涂层的组成结构和厚度对涂层和涂覆PMMA热解燃烧过程的影响，对气相产物组成和炭层结构性质的影响，研究涂层和涂覆PMMA的气相产物组成及炭层结构性质之间的关系，研究涂层厚度对它们之间关系的影响，揭示涂层涂覆PMMA复合材料的阻燃机理。本项目为制备阻燃、耐磨、耐紫外的透明涂层涂覆PMMA复合材料提供了理论依据和实验基础，对PMMA光学塑料的应用和降低其火灾危险性具有重要的意义。

结项摘要

本项目针对PMMA阻燃性和耐磨性差以及混合阻燃剂难于阻燃PMMA的缺点，合成含磷丙烯酸酯和含磷氮（硅）超支化聚合物，然后采用紫外光聚合法或溶剂法制备阻燃、耐磨、透明的涂层涂覆PMMA复合材料。具体研究成果如下：合成了多种新型含磷化合物，鉴于透明性对PMMA光学塑料的首要性，制备了多种透明阻燃涂覆PMMA复合材料，其中两种具有优异的阻燃性和非常接近纯PMMA的高透明性，制备了两种阻燃、耐磨、透明的涂层涂覆PMMA；开发了基于含磷丙烯酸酯或含磷超支化聚合物的透明、耐磨、阻燃涂层的设计方法，开发了硅元素提高含磷氮涂层阻燃、耐磨、透明性的方法；揭示了涂层结构与涂覆PMMA阻燃、耐磨、透明性的关系，揭示了涂层涂覆PMMA在气相和凝聚相中的阻燃机理；研究了涂层涂覆PMMA的粘附性，部分涂覆PMMA同时具有较好的粘附性，在项目申请时未预料到的是通过对涂层结构的调控，在提高涂覆PMMA阻燃性的同时还可以降低材料燃烧的产烟量和CO产量，提高涂覆PMMA的火安全性。本项目为制备阻燃、耐磨、透明的涂层涂覆PMMA复合材料提供了理论依据和实验基础，为PMMA光学塑料产业的发展提供重要的技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Design of copper salt@graphene nanohybrids to accomplish excellent resilience and superior fire safety for flexible polyurethane foam
铜盐@石墨烯纳米杂化物的设计可实现软质聚氨酯泡沫优异的回弹性和卓越的防火安全性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Pengfei Jia;Chao Ma;Jingyi Lu;Wenhao Yang;Xin Jiang;Guangyong Jiang;Zhenting Yin;Yong Qiu;Lijun Qian;Xiaoli Yu;Yuan Hu;Weizhao Hu;Bibo Wang
  • 通讯作者：
    Bibo Wang
Fabrication of flexible polyurethane/phosphorus interpenetrating polymer network (IPN) foam for enhanced thermal stability, flame retardancy and mechanical properties
制造柔性聚氨酯/磷互穿聚合物网络 (IPN) 泡沫，以增强热稳定性、阻燃性和机械性能
  • DOI：
    10.1016/j.polymdegradstab.2021.109602
  • 发表时间：
    2021-05-13
  • 期刊：
    POLYMER DEGRADATION AND STABILITY
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Ma, Chao;Zhang, Kang;Hu, Yuan
  • 通讯作者：
    Hu, Yuan
A novel phosphorous-containing polymeric compatibilizer: Effective reinforcement and flame retardancy in glass fiber reinforced polyamide 6 composites
新型含磷聚合物增容剂：玻璃纤维增​​强聚酰胺6复合材料的有效增强和阻燃
  • DOI：
    10.1016/j.compositesb.2020.108536
  • 发表时间：
    2021-01
  • 期刊：
    Composites Part B: Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yuling Xiao;Xiaowei Mu;Bibo Wang;Weizhao Hu;Junling Wang;Feng Zhou;Chao Ma;Yuan Hu;Lei Song
  • 通讯作者：
    Lei Song
Synthesis of a hyperbranched phosphorus-containing polyurethane as char forming agent combined with ammonium polyphosphate for reducing fire hazard of polypropylene
与聚磷酸铵联合合成超支化含磷聚氨酯作为成炭剂以降低聚丙烯的火灾危险
  • DOI：
    10.1016/j.polymdegradstab.2019.05.003
  • 发表时间：
    2019-07
  • 期刊：
    Polymer Degradation and Stability
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Tao Zhang;Youji Tao;Feng Zhou;Haibo Sheng;Shuilai Qiu;Chao Ma;Yuan Hu
  • 通讯作者：
    Yuan Hu
An insight into gas phase flame retardant mechanisms of AHP versus AlPi in PBT: Online pyrolysis vacuum ultraviolet photoionization time-of-flight mass spectrometry
深入了解 AHP 与 AlPi 在 PBT 中的气相阻燃机理：在线热解真空紫外光电离飞行时间质谱法
  • DOI：
    10.1016/j.combustflame.2019.08.020
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Combustion and Flame
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Chao Ma;Junling Wang;Yao Yuan;Xiaowei Mu;Yang Pan;Lei Song;Yuan Hu
  • 通讯作者：
    Yuan Hu

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其他文献

联合DInSAR和PIM技术的沉陷特征模拟和时序分析
  • DOI：
    10.13247/j.cnki.jcumt.000929
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国矿业大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    成晓倩;马超;康建荣;邹友峰
  • 通讯作者：
    邹友峰
近场反卷积聚焦波束形成声图 测量
  • DOI：
    10.15949/j.cnki.0371-0025.2020.01.002
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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    黄啟良
外源茉莉酸甲酯对干旱胁迫下小麦花后内源激素含量及产量形成的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    马超;冯雅岚;张均;王贺正;原佳乐;李友军
  • 通讯作者：
    李友军
集装箱码头岸桥分配与集卡调度整合问题研究
  • DOI：
    10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2015.0643
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    广西大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马超;梁承姬
  • 通讯作者：
    梁承姬

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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