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Fire-safe unsaturated polyester resin nanocomposites based on MAX and MXene: a comparative investigation of their properties and mechanism of fire retardancy.
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-04-17 , DOI: 10.1039/d0dt00686f Yun Hai 1 , Saihua Jiang , Chilou Zhou , Ping Sun , Yubin Huang , Shichao Niu
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-04-17 , DOI: 10.1039/d0dt00686f Yun Hai 1 , Saihua Jiang , Chilou Zhou , Ping Sun , Yubin Huang , Shichao Niu
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Recently, MXene, as a novel graphene-like nanomaterial, has been found to bestow good flame-retardant and smoke-suppression properties to polymers mainly due to the physical barrier effect of its 2D nanosheets. However, a comprehensive investigation of its chemical components as an important factor for these properties has not been conducted to date. To address this issue, herein, MXene (Ti3C2Tx) and MAX (Ti3AlC2) were introduced into unsaturated polyester resin (UPR) at same amounts (2.0 wt%). Their structures are different (multilayer for MXene and bulk for MAX), but the chemical components are similar; therefore, it is important to study the influence of the chemical components of MXene on the fire-safety properties of polymers. In this study, 2 wt% MAX was added to the UPR, and the peak heat release rate (PHRR), the total smoke production (TSP), and carbon monoxide production (COP) of the resulting material were reduced by 11.04%, 19.08%, and 15.79%, respectively; these findings demonstrate the important role of the chemical components of MAX: Ti exerts a catalytic attenuation effect on the UPR nanocomposites during combustion. Moreover, a better fire-safety property of the MXene/UPR nanocomposites (reduction of PHRR by 29.56%, TSP by 25.26%, and COP by 31.58%) than that of the MAX/UPR nanocomposites was achieved, which was due to the physical barrier effect of the MXene nanosheets. This study verifies that in addition to the physical barrier effect, the chemical components play a very important role in the fire safety enhancement of MXene-based nanocomposites.
中文翻译：
基于MAX和MXene的防火型不饱和聚酯树脂纳米复合材料：其性能和阻燃机理的比较研究。
近来，已经发现MXene作为一种新颖的石墨烯状纳米材料，主要由于其二维纳米片的物理屏障作用而赋予聚合物良好的阻燃性和抑烟性。然而，迄今为止，尚未对其作为这些性能的重要因素的化学成分进行全面研究。为了解决这个问题，在此，将MXene（Ti3C2Tx）和MAX（Ti3AlC2）以相同的量（2.0重量％）引入不饱和聚酯树脂（UPR）中。它们的结构不同（MXene为多层，MAX为本体），但化学成分相似；因此，研究MXene的化学成分对聚合物防火性能的影响很重要。在这项研究中，向UPR添加了2 wt％的MAX，并且峰值放热率（PHRR），所产生的材料的总烟雾产生量（TSP）和一氧化碳产生量（COP）分别降低了11.04％，19.08％和15.79％。这些发现证明了MAX的化学成分的重要作用：Ti在燃烧过程中对UPR纳米复合材料发挥催化衰减作用。此外，由于物理原因，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％）。 MXene纳米片的屏障效应。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。和15.79％；这些发现证明了MAX的化学成分的重要作用：Ti在燃烧过程中对UPR纳米复合材料发挥催化衰减作用。此外，由于物理原因，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％）。 MXene纳米片的屏障效应。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。和15.79％；这些发现证明了MAX的化学成分的重要作用：Ti在燃烧过程中对UPR纳米复合材料发挥催化衰减作用。此外，由于物理原因，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％）。 MXene纳米片的屏障效应。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。与MX / UPR纳米复合材料相比，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％），这是由于物理屏障作用所致MXene纳米片。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。与MX / UPR纳米复合材料相比，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％），这是由于物理屏障作用所致MXene纳米片。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。
更新日期：2020-04-02
中文翻译：
基于MAX和MXene的防火型不饱和聚酯树脂纳米复合材料：其性能和阻燃机理的比较研究。
近来，已经发现MXene作为一种新颖的石墨烯状纳米材料，主要由于其二维纳米片的物理屏障作用而赋予聚合物良好的阻燃性和抑烟性。然而，迄今为止，尚未对其作为这些性能的重要因素的化学成分进行全面研究。为了解决这个问题，在此，将MXene（Ti3C2Tx）和MAX（Ti3AlC2）以相同的量（2.0重量％）引入不饱和聚酯树脂（UPR）中。它们的结构不同（MXene为多层，MAX为本体），但化学成分相似；因此，研究MXene的化学成分对聚合物防火性能的影响很重要。在这项研究中，向UPR添加了2 wt％的MAX，并且峰值放热率（PHRR），所产生的材料的总烟雾产生量（TSP）和一氧化碳产生量（COP）分别降低了11.04％，19.08％和15.79％。这些发现证明了MAX的化学成分的重要作用：Ti在燃烧过程中对UPR纳米复合材料发挥催化衰减作用。此外，由于物理原因，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％）。 MXene纳米片的屏障效应。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。和15.79％；这些发现证明了MAX的化学成分的重要作用：Ti在燃烧过程中对UPR纳米复合材料发挥催化衰减作用。此外，由于物理原因，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％）。 MXene纳米片的屏障效应。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。和15.79％；这些发现证明了MAX的化学成分的重要作用：Ti在燃烧过程中对UPR纳米复合材料发挥催化衰减作用。此外，由于物理原因，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％）。 MXene纳米片的屏障效应。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。与MX / UPR纳米复合材料相比，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％），这是由于物理屏障作用所致MXene纳米片。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。与MX / UPR纳米复合材料相比，MXene / UPR纳米复合材料具有更好的防火性能（PHRR降低了29.56％，TSP降低了25.26％，COP降低了31.58％），这是由于物理屏障作用所致MXene纳米片。这项研究证实，除了物理屏障作用外，化学成分在增强基于MXene的纳米复合材料的防火方面也起着非常重要的作用。
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