含磷氮离子液体与NH 2 -MIL-101（Al）复合材料的合成及阻燃环氧树脂的研究
发布时间：2021-10-10 05:12
环氧树脂（EP）以其成本低、固化工艺简单、具有良好绝缘性和优异的耐化学腐蚀性等优点而被证明是最重要的热固性树脂之一。目前,EP已被广泛用作粘合剂、复合材料和涂料等领域。然而,EP具有高度可燃性,且在燃烧过程中会产生大量的有毒气体,对人类安全和环境会造成严重损害。因此,设计开发高效阻燃剂以提高EP的耐火性和抑烟性是至关重要的。近期,金属-有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）因其高度的可设计性在阻燃应用中开始受到关注,然而单一的MOF材料阻燃性能往往有限,如何充分利用MOF材料优势,最大限度提升其性能是需要研究的问题。本论文针对EP阻燃应用,设计了新型离子液体（Ionic Liquid,IL）,结合IL和MOF的优势,制备了IL@MOF复合材料,并对材料结构进行了表征,进一步测定了IL@MOF对EP的阻燃性能、抑烟性能及力学性能的影响,系统分析了IL@MOF对EP的作用机理。主要内容如下:1.基于-NH2与EP的相互作用,MOF骨架结构的成炭隔热效应,选用NH2-MIL-101（Al）为MOF材料。同时,设计...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IL@NH2-MIL-101(Al)的合成示意图
河北大学硕士学位论文18来自于咪唑环中的碳共振峰信号出现在136.8、123.8和122.2ppm处；位于46.0ppm处的碳信号则与N-甲基咪唑的甲基有关；而且位于36.0、35.7和27.6ppm处的碳共振峰主要归因于丙基基团。此外，在图2-3（b）中可以观察到所有的特征氢共振峰。在3.91ppm（3H）处的化学位移主要与N-甲基咪唑中的甲基有关；在9.35、7.91、7.83ppm（1H）处的信号则归因于咪唑环；在8.11、4.39、2.86和2.18ppm（2H）处的化学位移则来源于丙胺基团。这些结果直接表明成功合成了[NH2C3bim][Br]。图2-3.[NH2C3bim][Br]的（a）13CNMR图谱和（b）1HNMR图谱然后，对得到的[NH2C3bim][Br]进行再设计。一方面，将溴离子与无机酸根离子进行交换，得到含有阻燃元素P和Mo的磷钼酸基咪唑盐[NH2C3bim][PMoA]；另一方面，在[NH2C3bim][PMoA]中的氨基基团具有很高的化学活性，存在活性位点，可以与二苯基次磷酰氯中的-Cl基团发生取代反应，从而合成得到了最终含有阻燃元素P、N的新型IL。2.3.2NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的结构与性能（1）化学结构利用FT-IR分别对IL、NH2-MIL-101(Al)和IL@NH2-MIL-101(Al)的化学键进行了分析，结果如图2-4所示。从图中可以看出，对于NH2-MIL-101(Al)来说，在3495cm-1处的吸收峰代表着有机配体中-NH2的不对称和对称拉伸振动峰；在1686cm-1和1336cm-1处的特征峰分别代表了N-H振动峰和芳香环中典型的C-H拉伸振动峰。此外，对于IL@NH2-MIL-101(Al)来说，在950cm-1处以及1259cm-1处出现了新的特征吸附峰，其主要归因于来自IL中的P-N拉伸振动和-P=O振动峰。而且，在1125cm-1处代表的-
第二章含磷氮离子液体@NH2-MIL-101(Al)复合材料的合成19Mo=O振动峰也表明了含磷氮离子液体中存在磷钼酸根离子。最后，从FT-IR谱图中也可看出NH2-MIL-101(Al)的特征峰在IL@NH2-MIL-101(Al)的红外光谱中变化不大，表明了IL的加入并没有改变NH2-MIL-101(Al)的结构。此外，从侧面上也说明了IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)材料制备成功。图2-4IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的FTIR谱图（2）晶体结构图2-5IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的XRD谱图图2-5为IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的XRD谱图。从XRD谱图中可以看出，各个特征峰都具有相对较高的衍射强度。而且NH2-MIL-101(Al)的结构与文献中报道的基本一致[43]，没有其它的杂质峰，表明成功制备了NH2-MIL-101(Al)。IL@NH2-MIL-101(Al)与NH2-MIL-101(Al)的特征峰几乎相同，表明在原位结晶过程中，
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波辅助功能化离子液体的合成及应用研究进展[J]. 许胜超,谢旭豪,李根明,赵文波,巨少华. 化工新型材料. 2020(01)
[2]烷基次膦酸复盐/环氧树脂阻燃体系中金属离子协效作用[J]. 曾尚恒,王佳洁,周恒,王凯,彭莎,刘学清,刘继延. 塑料工业. 2019(S1)
[3]纳米无机粒子协同聚磷酸铵阻燃高分材料的研究进展[J]. 高喜平,李小童,齐晨晨,张兴刚,陆昶,张用兵. 化工新型材料. 2019(05)
[4]以电化学方法在离子液体[DEME][BF4]中合成铂纳米粒子（英文）[J]. 王丹,刘丽来,李明仙,潘晓娜,赵艳红,张锦秋,安茂忠,杨培霞. 无机化学学报. 2018(02)
[5]反应型阻燃环氧树脂的研究进展[J]. 党婧,王汝敏,程雷,韩小勇. 绝缘材料. 2009(05)
[6]卤系阻燃剂在防火材料中的应用及前景[J]. 陆云. 消防技术与产品信息. 2009(10)
[7]超声波辅助合成离子液体及其性能研究[J]. 孙华,李胜清,付健健,陈浩,刘汉兰. 武汉工程大学学报. 2007(03)
博士论文
[1]新型金属有机骨架材料的设计合成、结构与性能研究[D]. 吴蕾.吉林大学 2012
[2]新型金属有机羧酸骨架晶体材料的设计合成、结构与性能研究[D]. 赵晓君.吉林大学 2009
硕士论文
[1]有机溶质在离子液体中的热力学性质及油酚混合物的分离研究[D]. 张淼.北京石油化工学院 2019
[2]聚磷腈杂化羟基锡酸锶纳米棒的合成及阻燃环氧树脂研究[D]. 张冲.河北大学 2019
[3]羟基锡酸钴的制备及其在PVC和EP中的阻燃应用[D]. 胡伟东.河北大学 2019
[4]含氮杂环类离子液体催化制备环状碳酸酯[D]. 李伟.广西大学 2018
[5]氨基功能化离子液体的合成及其应用于酸性气体捕集的研究[D]. 樊喜.浙江大学 2018
[6]新型金属有机骨架多孔材料的设计合成与吸附性能研究[D]. 宋青山.吉林大学 2015
[7]新型无卤磷腈阻燃剂的合成及环氧树脂阻燃应用研究[D]. 张婷婷.北京化工大学 2015
[8]ZIF-8和NH2-MIL-101（Al）吸附水中磷和氟的研究[D]. 郭云龙.云南大学 2015
[9]功能化离子液体的合成及其在蛋白质萃取分离中的应用[D]. 黄松云.湖南大学 2013
[10]金属有机骨架材料储氢性能的研究[D]. 刘元斌.北京化工大学 2008
本文编号：3427714
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IL@NH2-MIL-101(Al)的合成示意图
河北大学硕士学位论文18来自于咪唑环中的碳共振峰信号出现在136.8、123.8和122.2ppm处；位于46.0ppm处的碳信号则与N-甲基咪唑的甲基有关；而且位于36.0、35.7和27.6ppm处的碳共振峰主要归因于丙基基团。此外，在图2-3（b）中可以观察到所有的特征氢共振峰。在3.91ppm（3H）处的化学位移主要与N-甲基咪唑中的甲基有关；在9.35、7.91、7.83ppm（1H）处的信号则归因于咪唑环；在8.11、4.39、2.86和2.18ppm（2H）处的化学位移则来源于丙胺基团。这些结果直接表明成功合成了[NH2C3bim][Br]。图2-3.[NH2C3bim][Br]的（a）13CNMR图谱和（b）1HNMR图谱然后，对得到的[NH2C3bim][Br]进行再设计。一方面，将溴离子与无机酸根离子进行交换，得到含有阻燃元素P和Mo的磷钼酸基咪唑盐[NH2C3bim][PMoA]；另一方面，在[NH2C3bim][PMoA]中的氨基基团具有很高的化学活性，存在活性位点，可以与二苯基次磷酰氯中的-Cl基团发生取代反应，从而合成得到了最终含有阻燃元素P、N的新型IL。2.3.2NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的结构与性能（1）化学结构利用FT-IR分别对IL、NH2-MIL-101(Al)和IL@NH2-MIL-101(Al)的化学键进行了分析，结果如图2-4所示。从图中可以看出，对于NH2-MIL-101(Al)来说，在3495cm-1处的吸收峰代表着有机配体中-NH2的不对称和对称拉伸振动峰；在1686cm-1和1336cm-1处的特征峰分别代表了N-H振动峰和芳香环中典型的C-H拉伸振动峰。此外，对于IL@NH2-MIL-101(Al)来说，在950cm-1处以及1259cm-1处出现了新的特征吸附峰，其主要归因于来自IL中的P-N拉伸振动和-P=O振动峰。而且，在1125cm-1处代表的-
第二章含磷氮离子液体@NH2-MIL-101(Al)复合材料的合成19Mo=O振动峰也表明了含磷氮离子液体中存在磷钼酸根离子。最后，从FT-IR谱图中也可看出NH2-MIL-101(Al)的特征峰在IL@NH2-MIL-101(Al)的红外光谱中变化不大，表明了IL的加入并没有改变NH2-MIL-101(Al)的结构。此外，从侧面上也说明了IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)材料制备成功。图2-4IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的FTIR谱图（2）晶体结构图2-5IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的XRD谱图图2-5为IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)的XRD谱图。从XRD谱图中可以看出，各个特征峰都具有相对较高的衍射强度。而且NH2-MIL-101(Al)的结构与文献中报道的基本一致[43]，没有其它的杂质峰，表明成功制备了NH2-MIL-101(Al)。IL@NH2-MIL-101(Al)与NH2-MIL-101(Al)的特征峰几乎相同，表明在原位结晶过程中，
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波辅助功能化离子液体的合成及应用研究进展[J]. 许胜超,谢旭豪,李根明,赵文波,巨少华. 化工新型材料. 2020(01)
[2]烷基次膦酸复盐/环氧树脂阻燃体系中金属离子协效作用[J]. 曾尚恒,王佳洁,周恒,王凯,彭莎,刘学清,刘继延. 塑料工业. 2019(S1)
[3]纳米无机粒子协同聚磷酸铵阻燃高分材料的研究进展[J]. 高喜平,李小童,齐晨晨,张兴刚,陆昶,张用兵. 化工新型材料. 2019(05)
[4]以电化学方法在离子液体[DEME][BF4]中合成铂纳米粒子（英文）[J]. 王丹,刘丽来,李明仙,潘晓娜,赵艳红,张锦秋,安茂忠,杨培霞. 无机化学学报. 2018(02)
[5]反应型阻燃环氧树脂的研究进展[J]. 党婧,王汝敏,程雷,韩小勇. 绝缘材料. 2009(05)
[6]卤系阻燃剂在防火材料中的应用及前景[J]. 陆云. 消防技术与产品信息. 2009(10)
[7]超声波辅助合成离子液体及其性能研究[J]. 孙华,李胜清,付健健,陈浩,刘汉兰. 武汉工程大学学报. 2007(03)
博士论文
[1]新型金属有机骨架材料的设计合成、结构与性能研究[D]. 吴蕾.吉林大学 2012
[2]新型金属有机羧酸骨架晶体材料的设计合成、结构与性能研究[D]. 赵晓君.吉林大学 2009
硕士论文
[1]有机溶质在离子液体中的热力学性质及油酚混合物的分离研究[D]. 张淼.北京石油化工学院 2019
[2]聚磷腈杂化羟基锡酸锶纳米棒的合成及阻燃环氧树脂研究[D]. 张冲.河北大学 2019
[3]羟基锡酸钴的制备及其在PVC和EP中的阻燃应用[D]. 胡伟东.河北大学 2019
[4]含氮杂环类离子液体催化制备环状碳酸酯[D]. 李伟.广西大学 2018
[5]氨基功能化离子液体的合成及其应用于酸性气体捕集的研究[D]. 樊喜.浙江大学 2018
[6]新型金属有机骨架多孔材料的设计合成与吸附性能研究[D]. 宋青山.吉林大学 2015
[7]新型无卤磷腈阻燃剂的合成及环氧树脂阻燃应用研究[D]. 张婷婷.北京化工大学 2015
[8]ZIF-8和NH2-MIL-101（Al）吸附水中磷和氟的研究[D]. 郭云龙.云南大学 2015
[9]功能化离子液体的合成及其在蛋白质萃取分离中的应用[D]. 黄松云.湖南大学 2013
[10]金属有机骨架材料储氢性能的研究[D]. 刘元斌.北京化工大学 2008
本文编号：3427714
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3427714.html
最近更新
教材专著
