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环氧树脂具有优异的力学性能、粘结性能和电绝缘性能,广泛用作电子层压板、封装材料、电子电器电子部件及涂料的基础树脂。为保障应用中的火安全,易燃环氧树脂必须进行阻燃处理。尽管卤系阻燃剂阻燃效率高,但该类阻燃材料在燃烧时会释放大量烟、毒性及腐蚀性气体,对人体和环境产生危害。为此,研究环境友好及高效阻燃的新材料已成为阻燃领域的发展趋势。磷酸硼(BP)属于固体酸,具有催化聚合物凝聚相热解产物交联成炭,提高聚合物阻燃性能的作用,同时还具有不溶于水,热稳定性高、价格低廉及环境友好等特点。蒙脱土(MMT)属于硅铝酸盐黏土类层状纳米填料,具有隔热、隔质的阻燃作用,以及增强、增韧改善聚合物材料力学性能的功能。将催化成炭阻燃技术与纳米技术相结合,在探索环境友好及高效阻燃技术途径,促进可持续发展方面具有现实意义。为此,本文尝试将BP与MMT结合,开展了如下研究:(1)将BP分别与三种MMT物理共混复配制备EP/BP/MMT环氧树脂纳米复合材料。燃烧性能研究表明,三种MMT对复合材料阻燃性能影响类似。添加MMT提高了EP/BP/MMT复合材料的氧指数(LOI),但降低了UL 94垂直燃烧阻燃性能;锥形量热仪(Cone)燃烧测试中,成炭及阻隔作用使复合材料点燃时间(TTI)延长,峰值热释放速率(PHRR)降低,表现出较好协同阻燃作用;但随着燃烧进行,总热释放(THR)有所增大,显示出反协同效应。(2)将BP与MMT以1:1质量比通过化学方式复合,得到BP负载于MMT上的BP-MMT复合物,并用其制备阻燃EP/BP-MMT复合材料。燃烧性能研究表明,BP-MMT复合物提高了EP复合材料的LOI,UL 94垂直燃烧达到V-1级,BP-MMT复合物可显著降低EP复合材料的PHRR、THR,显著提高了阻燃效果。体现了BP催化EP复合材料成炭及MMT片层阻隔作用的良好结合。(3)热降解行为研究表明,MMT作为协效剂与BP物理共混复配时,添加MMT降低了EP/BP复合材料的初始热分解温度,体系在更低温度下发生热解炭化,但MMT的加入影响了BP对EP热解产物的交联,体系高温残炭量降低,与Cone测试结果一致。MMT与BP化学复合形成的BP-MMT复合物,降低了EP复合材料的初始热分解温度,且较MMT、BP物理共混复配有所提高,体系高温残炭量有所增加,复合材料的热稳定性得到一定的改善。(4)力学性能研究表明,与EP/BP复合材料相比,MMT与BP物理共混复配后形成的EP/BP/MMT复合材料的拉伸强度及弯曲强度明显提高,MMT起到了增强增韧作用,其中OMMT作用显著;BP-MMT复合物提高了无机阻燃剂BP与EP基材的相容性和界面结合力,有效提高了EP/BP-MMT复合材料的力学性能。