【阻燃高分子材料专栏】---方征平教授团队、胡源研究员团队及徐英俊教授团队

文摘   科学   2024-09-30 16:02   陕西  




「3」高分子材料阻燃抑烟中的自由基捕捉作用


郭正虹,王炳涛,李娟,赛霆,闫红强,方征平

浙大宁波理工学院 火安全材料研究所,浙江 宁波 315100

DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.202402013


摘要:烟毒气体导致的窒息性死亡是火灾中最主要的致死原因,如何降低高分子材料燃烧过程中的烟毒气体释放,对于火灾中人员逃生和救援至关重要。燃烧过程中自由基链式反应向气相释放出来的高活性H·和HO·是引起高分子材料氧化降解的根本原因,有效控制高活性自由基向气相的释放是改善高分子材料阻燃抑烟性能的有效途径。综述了高分子材料阻燃抑烟中的自由基捕捉作用,从气相自由基捕捉和凝聚相自由基捕捉两个角度简要阐述了多种阻燃剂/协效剂在阻燃抑烟方面的不同表现,重点总结了凝聚相自由基捕捉作用与覆盖阻隔、催化成炭和多孔吸附作用相结合对延缓和抑制烟毒气体释放的影响,并分析了高分子材料阻燃抑烟领域中自由基捕捉作用研究亟待解决的问题。



介孔SiO2气凝胶在聚氨酯泡沫中的阻燃抑烟机理示意图[44]

Flame retarding and smoke suppression mechanism of mesoporous SiO2 aerogel in polyurethane foam[44]


阻燃抑烟高分子材料中的自由基捕捉作用及与其他途径的协同作用

Free-radical trapping effect and synergetic effect with other mechanisms in flame retardant and smoke suppressing of polymer materials



引用格式:郭正虹,王炳涛,李娟,等. 高分子材料阻燃抑烟中的自由基捕捉作用[J]. 中国材料进展, 2024, 43(8):697-703.

GUO Z H, WANG B T, LI J, et al. Free-Radical Trapping Effect in Flame Retarding and Smoke Suppression of Polymers[J]. Materials China, 2024, 43(8):697-703.





「4」阻燃材料火灾危害评估方法研究进展


邹斌1,2,褚夫凯1,李家峻1,宋磊1,胡源1

1. 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室,安徽 合肥 230026

2. 中国安全生产科学研究院,北京100012

DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.202403021



摘要:阻燃材料火灾危害评估是预防、管理和控制可燃聚合物材料火灾隐患的基础,同时也是选择适当阻燃体系并评价阻燃剂对聚合物综合影响的关键环节。从燃烧产物的角度分析了材料燃烧的特征,凝练出评估体系的热解行为、热量和CO2释放、烟和毒性气体释放3个层面的准则。重点综述了单一维度材料火灾危害评估方法的研究进展,研究表明,需要集合火灾场景等才能获得具有逻辑意义的材料综合火灾危险评价。展望了阻燃材料的发展方向,阐释了材料火灾安全性评价的多属性决策过程的本质。讨论本质危害性权重分析过程并归纳了其发展趋势,即通过层次网络分析取代层次分析衡量元素之间更复杂的相互依赖关系和反馈,以减少传统方法的弱点和错误。进一步通过研究案例总结了材料火灾危害指标波动性和相关性的客观权重维度,并强调了指标数据的纯样归一化预处理方法对获得可解释性权重的重要作用。纳什均衡对权重的融合兼顾了主客观权重分析的优点,该体系有助于全面认知材料火灾危害的系统性和整体性特征。



采用不同方法的不同阻燃剂添加量和热辐射功率下PC 复合材料火灾危险性定量评估结果[1] : (a)ANP 法, (b)CRITIC 法, (c)使用博弈论对ANP 和CRITIC 权重进行融合, (d)融合权重评估结果

Quantitative assessment of PC composites fire hazard with different flame retardant content and thermal radiation power by different methods[1] (a) ANP method, (b) CRITIC method, (c) the integration of ANP and CRITIC weights using game theory, (d) A-C weighting method



引用格式:邹斌,褚夫凯,李家峻,等. 阻燃材料火灾危害评估方法研究进展[J]. 中国材料进展, 2024, 43(8):704-713.

ZOU B, CHU F K, LI J J, et al. Research Progress on Fire Hazard Assessment Methods for Flame-Retardant Materials[J]. Materials China, 2024, 43(8):704-713.





「5」纺织品表面阻燃技术研究进展


侯泽明,罗春源,朱平,徐英俊

青岛大学 功能纺织品与先进材料研究院,山东 青岛 266071

DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.202405024


摘要:纤维、织物等纺织品是“量大面广”的材料制品,但较易燃,火灾危险性高,导致应用范围受限。近年来,人们致力于开发阻燃材料及阻燃技术,以获取阻燃纤维及其制品,满足不同领域的高火安全要求。对于不同纤维、织物及其制品,需因“材”制宜地构建不同的高效阻燃体系,利用便捷的工艺技术将阻燃性能构筑到材料中,以期在实现阻燃的同时降低对其他性能的影响。围绕纺织品的表面阻燃技术研究,概要介绍纺织品传统阻燃机理及技术,而后以作者团队近期工作以及领域内典型报道为例回顾相关研究进展,聚焦于溶胶-凝胶、层层自组装、共价接枝等技术,涉及到一些先进耐久阻燃纺织品温和构建技术,同时探讨了各种表面阻燃技术体系的优缺点、应用潜力以及面临的挑战。最后,面向纺织领域的发展趋势,对先进纺织品阻燃技术的迭代优化方向进行了展望。



耐久阻燃体系温和构建技术: (a)壳聚糖/ 氨基三甲叉膦酸聚电解质复合物[86] ; (b)聚多巴胺/ 聚磷酰胺共沉积阻燃体系[91] ;(c)单宁酸/ 酒石酸/ 金属离子(Ⅱ)络合物体系[93] ; (d)单宁/ 金属离子体系及其与蚕丝间的相互作用[96,97]

Durable flame-retardant systems via approaches under mild conditions: (a) chitosan/ amino trimethylphosphonic acid polyelectrolyte complexes[86] ; (b) polydopamine/ polyphosphonamide co-deposition(b)[91] ; (c) tannin/ tartar emetic/ M2+ complexes[93] ; (d) tannin/

metal ion complex for silk fabrics[96,97]



引用格式:侯泽明,罗春源,朱平,等. 纺织品表面阻燃技术研究进展[J]. 中国材料进展, 2024, 43(8):714-723.

HOU Z M, LUO C Y, ZHU P, et al. Progress in Surface Flame-Retardant Technology for Textiles[J]. Materials China, 2024, 43(8):714-723.






【特约编辑】


 赵海波  教授

赵海波男, 1987 年生, 四川大学教授, 博士生导师, 环保型高分子材料国家地方联合工程实验室副主任。国家自然科学基金优青项目获得者, 四川省杰出青年基金获得者, 四川省学术与技术带头人。主要从事阻燃高分子材料研究, 主持国家自然科学基金区域联合基金重点项目、国家重点研发计划项目课题等。获国家自然科学二等奖(排名第二)、中国化学会青年化学奖、中国材料研究学会高分子材料与工程青年科技奖、英国皇家化学会Materials Horizons Emerging Investigators 等奖励。兼任中国消防协会防火材料分会副主任委员、四川省建筑防火科技研究会防火阻燃材料专委会主任委员等;担任《中国塑料》、International Journal of Molecular Sciences 等多本国内外期刊(青年)编委。



【特约撰稿人】

 

方征平  教授

方征平男, 1963 年生, 教授, 博士生导师,现任浙大宁波理工学院材料科学与工程学院院长, 兼任中国塑料加工工业协会工程塑料专业委员会副理事长、浙江省塑料工程学会荣誉理事长, 国际先进材料协会会士(FIAAM), 中国化学会高级会员, Journal of Applied Polymer Science、《复合材料学报》编委。长期从事高分子共混与复合材料和火安全高分子材料的基础和应用研究。承担国家自然科学基金重大项目/ 面上项目/ 海外及港澳学者合作项目、“973”计划项目、浙江省和宁波市重大科技项目等研究项目40 余项, 出版《高分子物理》等教材2 部、《碳纳米填料阻燃聚合物》等专著7 部(章), 发表论文390 余篇(其中SCI 收录290 余篇, H 指数63), 授权发明专利75项。享受国务院政府特殊津贴, 获省部级科学技术二等奖2 项、三等奖1 项, 入选Elsevier 全球前2%顶尖科学家榜单和全球学者库终身学术影响力榜。

   

 胡 源  研究员

胡 源男, 1965 年生, 研究员、讲席教授、博士生导师, 现任中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安全材料研究所所长。主要研究方向为高分子材料火灾安全基础和应用研究。发表SCI 论文500 余篇,SCI 他引30 000 余次,2014~ 2023 年连续入选Elsevier 材料和安全领域中国高被引学者榜单。获授权发明专利90 余项, 部分研究成果已成功应用于国家重大工程及相关领域。以第一完成人获国家自然科学二等奖1 项、省/ 部/ 学会科技和教学成果奖5 项。担任全国电工电子产品着火危险试验标准化技术委员会副主任委员、中国塑料加工协会阻燃材料与应用专业委员会副主任委员等。          

           

 徐英俊  教授

徐英俊男, 1991 年生, 青岛大学教授、博士生导师, 现担任青岛大学功能纺织品与先进材料研究院副院长。主要从事功能纤维和阻燃高分子材料研究。作为负责人承担了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目及企业委托项目, 作为课题骨干成员参与了国家自然科学基金重大项目, 累计发表SCI 论文近50 篇,出版阻燃高分子材料专著1 部, 申请/ 授权发明专利8 件, 多项技术完成中试和实施转化。入选第八届中国科协青年人才托举工程项目, 入围2023 年全球前2%顶尖科学家榜单, 担任《纺织学报》青年编委。兼任新型防火阻燃材料开发与应用国家地方联合工程研究中心常务副主任、中国纺织工程学会火安全纺织材料设计与应用科研基地主任。


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