خواص بازدارندگی شعله نانوکامپوزیت‌های پلیمری حاوی نقاط کوانتومی کربنی

پلی­ اکریلونیتریل (pan) یک پلیمر سنتزی است که به دلیل مقاومت در برابر پرتو فرابنفش، انعطاف­پذیری، کشسانی و رنگ­پذیری بالا، به‌وفور در در فرش، پتو و سایر منسوجات استفاده می­شود. یکی از چالش­هایی که pan همانند اغلب پلیمرها با آن روبرو است، اشتعال­پذیری و قابلیت سوختن آن است که می­تواند آغازگر یک آتش­سوزی در یک ساختمان باشد. به همین دلیل، در این پژوهش، نانوساختارهای نقاط کوانتومی گرافن اکسید اصلاح‌شده با نیتروژن (ngqd)، نقاط کوانتومی گرافن اکسید اصلاح‌شده با نیتروژن و فسفر (npgqd)، سنتز شدند و سپس با روش­های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds)، نقشه عنصری، طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (ftir) و طیف‌سنجی فوتوالکترونی پرتو ایکس (xps) مشخصه‌یابی شدند. در ادامه با فرآیندی مشابه فرآیند تولید نخ pan، نانوکامپوزیت­های 2% وزنی pan/ngqd و pan/npgqd تهیه شدند. در ادامه، پایداری حرارتی، اشتعال­پذیری و رفتار آتش این نانوکامپوزیت­ها با استفاده از روش­های آنالیز گرماوزنی (tga)، آزمون ul-94 و گرماسنجی مخروطی موردبررسی قرار گرفت. زغال باقیمانده از سوختن هر یک از نمونه ­ها نیز با استفاده از روش­های fesem و طیف ­سنجی رامان موردمطالعه قرار گرفت. در نهایت، نتایج نشان داد که به لحاظ پایدار حرارتی، بازدارندگی شعله و مهارکنندگی دود، نمونه pan/npgqd نسبت به نمونه pan/ngqd عملکرد بهتری دارد.

flame retardancy properties of polymer nanocomposites containing carbon quantum dots

inspired by this, we designed mild and one-spot synthesis methods for production of nitrogen (ngqd) plus nitrogen and phosphorous (npgqd) doped graphene oxide quantum dots, nanostructures. then, the crystalline and chemical structures plus morphology of the synthesized nanostructures were characterized by xrd, fesem, tem, eds, ftir, and xps. next, pan/ngqd, pan/npgqd, and pan/ip nanocomposites (2% w/w) were prepared by a solvent blending method and their thermal stability, flame retardancy and fire hazards were thoroughly investigated by tga, ul-94, and cone calorimetry. results showed that from thermal stability, flame retardancy, and smoke suppressant point of view, pan/npgqd had better performance. the pan/npgqd nanocomposite exhibited significantly higher thermal stability, flame retardancy and smoke suppressant capability in addition to lower fire hazard properties in comparison to the neat pan and the other nanocomposites. these improvements were deduced to the five characteristic abilities of the npgqd consist of a) catalyzing of carbonization reaction, b) n-p synergistic effect, c) layered and 2d structure of the npgqd, d) ability of npgqd to release inert gases like water through endothermic reaction, and e) uniform dispersion of npgqd in the pan.