(通讯员:柯贤忠 王成)近日,材料科学与工程学院光电与新能源材料团队博士研究生王成(导师:刘治田教授)在阻燃增韧环氧树脂研究方面取得创新性进展。研究成果以“A P/Si-containing polyethylenimine curing agent towards transparent, durable fire-safe, mechanically-robust and tough epoxy resins”为题,在国际化工顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(一区Top期刊,IF=16.74)上在线发表。
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王成,材料学院21级博士研究生,本硕博均就读于武汉工程大学光电与新能源材料团队,已在Chem. Eng. J.,Prog. Org. Coat.,Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp.,J. Appl. Polym. Sci.,J. Coat. Technol. Res.等期刊发表阻燃领域SCI论文6篇,会议论文1篇,申请PCT专利2项以及国家发明专利9项,已授权专利5项;荣获研究生国家奖学金、一等学业奖学金,2021届武汉工程大学优秀毕业研究生,武汉工程大学2021年校级优秀研究生学位论文。获2020年中国产学研合作创新与促进奖产学研合作创新成果奖,第八届全国大学生高分子材料创新创业大赛全国一等奖,第七届全国大学生高分子材料创新创业大赛全国二等奖,第六届“互联网+”大学生创新创业大赛省级铜奖,第五届“互联网+”大学生创新创业大赛校赛二等奖等。
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这是武汉工程大学光电与新能源材料团队在阻燃领域继2021年在国际复合材料顶级期刊Composites Part B: Engineering(一区Top期刊,IF:11.32)上发表题为“A novel hyperbranched phosphorus-boron polymer for transparent, flame-retardant, smoke-suppressive, robust yet tough epoxy resins”(第一作者为博士研究生叶国锋)后取得的又一重要进展。上述系列研究工作武汉工程大学为第一通讯单位,博士研究生王成和叶国锋分别为两篇论文第一作者。
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针对环氧-脂肪胺体系在涂料、复合材料等领域中的火灾安全以及脆性问题,该团队以工业需求为导向,深入研究阻燃剂分子结构对环氧树脂的阻燃性能和韧性的影响规律,创新性地设计合成了一种含磷/硅的聚乙烯亚胺(PES)环氧树脂型多功能固化剂,用以制备本质阻燃抑烟高性能环氧树脂。研究获得的EP/30PES样品极限氧指数(LOI)高达35.0%,并且UL-94等级达到V-0。与未改性的EP/15PEI样品相比,EP/30PES的热释放速率峰值(PHRR)和生烟速率峰值(PSPR)分别降低64.6%和63.8%,表现出其出色的阻燃抑烟性能。同时,磷/硅基团与环氧基体的共价连接作用赋予EP/30PES样品持久的阻燃性能,经酸/碱/老化实验后,仍可达到UL-94 V-0级。此外,EP/30PES样品还表现出较高的可见光透过率以及优异的力学性能,因而在涂料、粘合剂、电子封装材料和光学器件等领域具备广阔的应用前景。该项研究工作不仅为阻燃/抑烟/增韧固化剂提供了新的分子模型,而且为火安全高性能环氧树脂的制备提供了一种一体化设计思路。相关研究工作获得了国家自然科学基金等项目的支持。
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据悉,武汉工程大学光电与新能源材料研究团队成立于2015年9月,2019年获批湖北省光电与新能源材料工程技术研究中心,2021年入选武汉工程大学重点学科团队。该团队长期从事有机光电、纳米新能源和节能环保材料,取得系列重要进展,团队成员近三年获批主持国家自然科学基金11项,在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Nano Energy、Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry A、National Science Review、CCS Chemistry等国内外高水平期刊上发表论文50余篇。
(审稿:王涛)