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环氧树脂作为性能优良的热固性树脂材料由于其自身的易燃性使其应用领域受到一定限制。目前提高环氧树脂复合材料阻燃性的发展趋势为制备膨胀阻燃体系复合材料,然而膨胀阻燃剂阻燃效率低,添加量大,对复合材料的机械性能有负面影响。因此探索寻找协效剂添加到膨胀阻燃体系中,提高阻燃效率,减少膨胀阻燃剂用量,具有重要的研究价值。 本课题选用双酚A型环氧树脂(E-51)作为基体,甲基纳迪克酸酐(MNA)作为固化剂,并以苄基三乙基氯化铵(TEBAC)作为固化促进剂。以如下的配方作为基体E-51∶MNA∶TEBAC=100∶77∶1,并在90℃/2h+110℃/1h+130℃/1h+160℃/2h固化制度下,选用不同类型的阻燃协效剂制备了不同配方的环氧树脂膨胀阻燃体系。 使用质量浓度为6%的氢氧化钠溶液处理后的海藻粉作为膨胀阻燃协效剂,对于膨胀阻燃材料取得良好的协同作用;海藻粉降低了膨胀阻燃剂体系的起始分解温度,提高了体系的残炭量和石墨化程度,有利于在体系发生燃烧时生成连续致密而少孔的阻隔炭层,残炭中的碳,氧以及磷元素的含量都有了明显的提升。 添加协效剂二氧化铈后环氧树脂复合材料的阻燃性能明显提高,提升了材料的极限氧指数并消除材料的熔滴行为,并且可以降低MAPP的添加量,在不影响材料阻燃的性能并有效地改善材料的力学性能,加入1%的二氧化铈阻燃效果最佳。二氧化铈降低了膨胀阻燃剂的起始分解温度,并促进了成炭反应,提高了体系的残炭量和炭层的石墨化程度。 在环氧树脂膨胀阻燃材料添加阻燃协效剂二硫化钼,复合材料的阻燃性能有一定程度的提高,相对降低MAPP的添加量,并且3%的二硫化钼的阻燃协效剂效率最高,体系的机械性能较好。二硫化钼的加入提高了整个阻燃体系的分解温度,提高了体系的残炭量,炭层的强度以及石墨化规整程度。 通过水热法利用锐钛矿二氧化钛合成制备了直径为5~10纳米的二氧化钛纳米管(TNTs)。并且添加到在环氧树脂膨胀阻燃体系中。提高了材料的阻燃性能和机械性能。质量分数2%的TNTs可以达到最高的协效阻燃效率,并提高了膨胀阻燃体系的起始分解温度,TNTs纳米管状结构在体系发生燃烧时作为骨架形成网络架构,使得无定型炭颗粒附着在网络骨架上进而生成连续致密而少孔的阻隔炭层提高了燃烧残留的炭层的规整性和强度。