Journal of Materials Science：富勒烯C₇₀芳基吡啶与硝化纤维素的碱性热相互作用

我团队在《Journal of Materials Science》(中科院3区，影响因子4.68）发表了题为“Basic-involved thermal interaction between arylamino fullerenoarylaziridine and nitrocellulose”的研究论文。该成果由环境友好能源材料国家重点实验室完成，我团队赵杨博士为第一作者，金波教授为通讯作者，西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室为第一通讯单位。

【研究背景】

富勒烯基稳定剂不仅对硝化纤维素有良好的稳定作用，而且在硝化纤维素/硝酸甘油混合体系中工作良好。富勒烯-苯胺衍生物在硝化纤维素热分解过程中具有优越的氮氧化物自由基清除能力，能有效抑制硝化纤维素的自催化分解。此外，富勒烯-苯胺衍生物由于其碱性基团而具有与酸性气体反应的潜力。同时，其弱碱度降低了皂化反应等不稳定因素的风险。然而，比C₆₀-富勒烯衍生物具有更强的电吸收效应和p电子偶联效应的C₇₀-富勒烯衍生物对硝化纤维素热稳定性的影响尚未被研究，碱性的富勒烯-苯胺衍生物的稳定机理尚未得到充分的研究。

【工作简介】

本工作成功设计并合成了一系列的富勒烯C₇₀芳基吡啶（2a-g）。采用甲基紫试验和等温TG试验，研究了2a-g在硝化纤维素上的热稳定性。结果表明，2a-g对硝化纤维素具有良好的热稳定性，可以延长硝化纤维素的安全贮存寿命，优于传统的稳定剂（二苯胺）和富勒烯C₆₀基稳定剂。进一步的热分析揭示了2a-g在硝化纤维素的绝热、等温和非等温分解状态下的热行为。2a-g的加入使硝化纤维素热爆炸的临界温度提高了5.6~7.5℃，使硝化纤维素的活化能提高了7.52–30.03 kJ·mol^-1。此外，2a-g可以降低热分解产物对硝化纤维素的影响，提高初始分解温度。比较了不同取代基的2a-g对硝化纤维素的热稳定性，并进一步研究了2a-g与硝化纤维素之间的碱性热相互作用。结果表明，富勒烯基稳定剂对硝基纤维素的热稳定性受两个因素的影响：苯胺基取代基引起的碱度差异和富勒烯引起的自由基清除能力差异。

文章连接：https://doi.org/10.1007/s10853-022-07539-4