鐵系化合物對膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料燃燒性能影響的作用機理.pdf

1、環(huán)氧樹脂具有良好的絕緣性，高強度，防潮性，化學(xué)穩(wěn)定性，電學(xué)性能，耐腐蝕性，機械加工性能以及對其他物質(zhì)表面良好的黏結(jié)性等特性，這使它在層壓板表面涂料、粘合劑、涂料、密封劑和用電設(shè)備的絕緣材料等工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但常用的環(huán)氧樹脂為易燃材料，且生煙量很大，難以滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的高溫穩(wěn)定，低毒性氣體釋放，阻燃性的要求。因此，低煙無鹵阻燃環(huán)氧樹脂是功能阻燃材料領(lǐng)域中一個重要的研究方向。傳統(tǒng)的膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂是經(jīng)典的無鹵阻燃體系，但仍然存在

2、生煙量較大、阻燃效率較低的問題。本文針對以上問題，開展了以下幾部分研究工作:
　　分別以典型鐵系氧化物（氧化鐵黃，氧化鐵棕，氧化鐵綠），鐵蒙脫土，磷酸鐵，二茂鐵為協(xié)效阻燃抑煙劑，以聚磷酸銨和季戊四醇為膨脹型阻燃劑，制備了系列膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。并通過錐形量熱儀(CCT)，煙密度儀(SDT)，掃描電鏡(SEM)，熱重紅外聯(lián)用(TG-IR)等測試手段分別研究了各種協(xié)效阻燃抑煙劑對阻燃環(huán)氧樹脂燃燒性能和抑煙性能的影響規(guī)律，并初步

3、探討了它們的作用機制。
　　研究發(fā)現(xiàn)典型鐵系氧化物，即氧化鐵黃，氧化鐵棕及氧化鐵綠對膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂具有良好的協(xié)效阻燃抑煙作用。典型結(jié)果主要包含以下幾點，與純樣環(huán)氧樹脂樣品相比，添加30％膨脹型阻燃劑的樣品熱釋放速率峰值從934kW/m2降至282 kW/m2，煙因子值從3668 mW/m2降至708 mW/m2，殘?zhí)苛繌?升至32％。與只添加30％膨脹型阻燃劑的樣品相比，添加1％的氧化鐵黃和29％的膨脹型阻燃劑樣品的熱釋放速率

4、峰值降至175 kW/m2。添加2％的氧化鐵棕和28％的膨脹型阻燃劑樣品的殘?zhí)苛可?8.5％。添加2％的氧化鐵綠和28％的膨脹型阻燃劑樣品的煙因子值降至113 mW/m2。熱重分析結(jié)果顯示，三者同樣可以通過催化聚磷酸銨的分解，降低了復(fù)合材料的熱解起始溫度，提高了聚磷酸銨熱解階段的質(zhì)量損失速率，提高了材料交聯(lián)成炭的能力，阻止了材料的進一步熱解。掃描電鏡結(jié)果表明，氧化鐵黃，氧化鐵棕及氧化鐵綠增強了膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料膨脹炭層的致密性

5、。
　　研究發(fā)現(xiàn)鐵蒙脫土，磷酸鐵和二茂鐵對膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂具有良好的協(xié)效阻燃抑煙作用。與只添加30％膨脹型阻燃劑的樣品相比，添加1％的鐵蒙脫土和29％的膨脹型阻燃劑樣品的熱釋放速率峰值降至153 kW/m2。添加2％的磷酸鐵和28％的膨脹型阻燃劑樣品的煙因子值降至110 mW/m2。添加2％的二茂鐵和28％的膨脹型阻燃劑樣品的殘?zhí)苛可?7％。熱重分析結(jié)果顯示，三者均可以通過催化聚磷酸銨的分解，降低了復(fù)合材料的熱解起始溫度，提高