具有阻燃功能性新型离子液体的设计合成及阻燃机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51573104
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0304.通用高分子材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

As we know, when most inorganic flame retardants are used in polymer matrix, the mechanical properties of flame retardant material are deteriorated. How to enhance the flame retardant efficiency and low inorganic flame retardant dosage? This is the key issue to endow polymer with flame retardance and simutaneously keep its mechanical properties. . Ionic liquids (ILs) have been used in many areas, such as organic synthesis, biocatalysis, separation process, elctrochemisty,and polymer chemisty, etc.due to their negligible vapour pressure, non-flammability, high thermal stability and easily tunable physical and chemical properties. Recently, some ILs have been used as plasticizers, lubricants, as well as flame retardants in polymer materials. However, the flame retardant efficiency of ILs reported in literature isn’t high. Especially some even possess chlorine element.. In this project, different phosphorous-containing units including cage phosphate, spirobisphosphate, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO), etc., have been introduced into imidazolium cation via various N-alkylation or N-acylation reaction. Besides, by adjusting the species and length of anions, this phosphorus-containing ILs will have different polarity, which will improve their compatibility with polymer materials. The constitution and structure of ILs has great effect on their melting points, viscosity, density, polarity and thermal stability, etc., which will be investigated in detail. The obtained phosphorus-containing ILs with suitable physical properties will be chosen and used in polycarbonate (PC) and epoxy resin. The influence of amount and structure of phosphorus-containing ILs on the mechanical properties, flame retardancy, processing properties, thermal stability, as well as rheology behaviours of polymer matrix will be studied. The synergism effect of these flame retardant elements (P-N,P-N-S) and flame retardant mechanism will be clarified. This project will laid the theoretical basis for the usage of this new task-specific flame retardant ILs. Also, this project will provide a good idea for the molecular design of green, environmentally-friendly, high-efficient and multi-functional flame retardants.
在赋予高分子材料阻燃性能的同时,如何提高无机阻燃剂的阻燃效率,降低其添加量,保持材料的力学性能不受到损伤,是当前无卤环保阻燃领域亟需攻克的难题。本项目利用离子液体优异的分子设计性,将不同类型的含磷阻燃单体引入到咪唑阳离子上,同时调控阴离子的种类和长短,使这种新型离子液体不仅拥有磷、氮、硫等多种阻燃元素,同时还具有不同的极性以提高其与聚合物的相容性。通过这种方式所设计合成的离子液体不仅能够保持其自身不易挥发等绿色环保特点,还能赋予材料阻燃性,解决无机类阻燃剂与聚合物基材相容性差,导致材料力学性能严重下降的问题。详细研究离子液体的组成及结构对其熔点、热稳定、极性等物理性质的影响,找到其结构与性质的构效关系。详细研究含磷阻燃离子液体在聚碳酸酯以及环氧树脂中的应用情况,揭示离子液体的结构和用量对聚合物性能的影响,并提出其阻燃作用机理,为发展绿色、环保、高效、多功能的高分子新型阻燃剂提供科学依据。

结项摘要

在赋予高分子材料阻燃性能的同时,如何提高阻燃剂的阻燃效率,降低其添加量,保持材料的力学性能不受到损伤,是当前阻燃领域亟需攻克的难题。本项目利用离子液体优异的分子设计性,设计合成了8种不同类型的离子液体,既有磷修饰的咪唑阳离子型离子液体、也有季膦盐阳离子型离子液体;既有小分子离子液体也有聚离子液体;既合成了亲水型离子液体也合成了疏水型离子液体。详细研究了不同种类离子液体的熔点、热稳定性、黏度、溶解性等基本性质,并对其中两种离子液体的生物毒性进行了探究。将这些离子液体作为阻燃剂引入到聚碳酸酯、尼龙6、环氧树脂、聚乳酸、水性聚氨酯基材中,系统研究了离子液体对材料的阻燃性能、力学性能、热性能、固化行为等的影响,在某些聚合物体系中实现了添加少量离子液体即可赋予其阻燃性同时又维持/改善其力学性能的目的。此外,还运用多种研究手段对不同阻燃体系的阻燃机理进行了研究,提出了在不同体系中离子液体的阻燃作用机制。本项目揭示了离子液体/聚合物结构与性能的构效关系,阐明了多种离子液体的阻燃作用机制,为设计制备高效、绿色以及多功能的新型阻燃剂打下了坚实的基础,同时也为高分子材料阻燃高性能化提供了新思路。本项目已经完成既定的研究目标,在本项目的资助下,在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、ACS Sustainable Chemistry& Engineering、Polymer等主流刊物上发表SCI收录论文14篇(均为第一/二标注),申请并获准中国发明专利2项,培养研究生5名。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Simultaneously enhance both the flame retardancy and toughness of polylactic acid by the cooperation of intumescent flame retardant and bio-based unsaturated polyester
膨胀型阻燃剂与生物基不饱和聚酯配合,同时增强聚乳酸的阻燃性和韧性
  • DOI:
    10.1016/j.polymdegradstab.2019.108961
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Polymer Degradation and Stability
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Li De Fu;Zhao Xi;Jia Yun Wan;He Lu;Wang Xiu Li;Wang Yu Zhong
  • 通讯作者:
    Wang Yu Zhong
One-step preparation of poly(ionic liquid)-based flexible electrolytes by in situ polymerization for dendrite -free lithium ion batteries
原位聚合一步法制备聚离子液体柔性电解质用于无枝晶锂离子电池
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.122062
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Huang Teng;Long Man Cheng;Wang Xiu Li;Wu Gang;Wang Yu Zhong
  • 通讯作者:
    Wang Yu Zhong
Poly(ionic liquid)-Based Hybrid Hierarchical Free-Standing Electrolytes with Enhanced Ion Transport and Fire Retardancy Towards Long-Cycle-Life and Safe Lithium Batteries
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  • DOI:
    10.1002/celc.201900686
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ChemElectroChem
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Huang Teng;Long Man Cheng;Wu Gang;Wang Yu Zhong;Wang Xiu Li
  • 通讯作者:
    Wang Xiu Li
Dual effect of dynamic vulcanization of biobased unsaturated polyester: Simultaneously enhance the toughness and fire safety of Poly(lactic acid)
生物基不饱和聚酯动态硫化双重功效:同时增强聚乳酸的韧性和防火安全性
  • DOI:
    10.1016/j.compositesb.2019.107069
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Composites Part B: Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li De Fu;Zhao Xi;Jia Yun Wan;He Lu;Wang Xiu Li;Wang Yu Zhong
  • 通讯作者:
    Wang Yu Zhong
Bi-DOPO Structure Flame Retardants with or without Reactive Group: Their Effects on Thermal Stability and Flammability of Unsaturated Polyester
带或不带反应基团的Bi-DOPO结构阻燃剂:对不饱和聚酯热稳定性和可燃性的影响
  • DOI:
    10.3897/phytokeys.118.31572
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yuan Cao;Xiu-Li Wang;Wen-Qiang Zhang;Xue-Wu Yin;Yue-Quan Shi;Yu-Zhong Wang
  • 通讯作者:
    Yu-Zhong Wang

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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈琳;刘博文;付腾;倪延朋;汪秀丽;王玉忠
  • 通讯作者:
    王玉忠

其他文献

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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