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环氧树脂(EP)以其成本低、固化工艺简单、具有良好绝缘性和优异的耐化学腐蚀性等优点而被证明是最重要的热固性树脂之一。目前,EP已被广泛用作粘合剂、复合材料和涂料等领域。然而,EP具有高度可燃性,且在燃烧过程中会产生大量的有毒气体,对人类安全和环境会造成严重损害。因此,设计开发高效阻燃剂以提高EP的耐火性和抑烟性是至关重要的。近期,金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)因其高度的可设计性在阻燃应用中开始受到关注,然而单一的MOF材料阻燃性能往往有限,如何充分利用MOF材料优势,最大限度提升其性能是需要研究的问题。本论文针对EP阻燃应用,设计了新型离子液体(Ionic Liquid,IL),结合IL和MOF的优势,制备了IL@MOF复合材料,并对材料结构进行了表征,进一步测定了IL@MOF对EP的阻燃性能、抑烟性能及力学性能的影响,系统分析了IL@MOF对EP的作用机理。主要内容如下:1.基于-NH2与EP的相互作用,MOF骨架结构的成炭隔热效应,选用NH2-MIL-101(Al)为MOF材料。同时,设计了一种含磷氮阻燃元素的新型离子液体,通过IL与NH2-MIL-101(Al)的复合,结合两者优势,得到IL与NH2-MIL-101(Al)的复合材料(IL@NH2-MIL-101(Al))。利用FT-IR、XRD、SEM、TEM、BET、EDS、XPS、TGA等分析方法分别对其结构特征、晶型结构、微观形貌、比表面积、孔径大小、元素分布以及热稳定性进行了表征。结果表明成功制备出了IL@NH2-MIL-101(Al)材料,且IL@NH2-MIL-101(Al)具有更高的热稳定性,具有更优的成炭效果。2.探究了低添加量时(1%、2%、3%),IL、NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)对EP的阻燃性能。利用TGA、极限氧指数(LOI)、锥形量热分析(CCT)、万能拉伸试验机和冲击试验对材料的热稳定性,阻燃性能及力学性能进行了测试。结果表明,加入NH2-MIL-101(Al)及IL@NH2-MIL-101(Al)可促使EP复合材料提前分解,有利于抑制EP的燃烧。其中,IL@NH2-MIL-101(Al)对EP的阻燃效果最佳。特别是,IL@NH2-MIL-101(Al)在添加量为3%时,EP/3%IL@NH2-MIL-101(Al)的LOI值从25.8%(纯EP)增加到29.8%,EP/3%IL@NH2-MIL-101(Al)的PHRR、SPR和COP数值与纯EP相比分别下降了51.2%、37.8%和44.8%。此外,IL@NH2-MIL-101(Al)作为阻燃剂,明显改善了单纯NH2-MIL-101(Al)作为阻燃剂时使EP力学性能明显降低的现象。3.为了系统探究EP/IL@NH2-MIL-101(Al)的阻燃机理,采用FT-IR、XRD、SEM及Raman对锥形量热测试后的残炭进行了分析。结果表明,IL@NH2-MIL-101(Al)中的有机骨架可作为一个有效的物理保护层,抑制火焰蔓延。含磷氮离子液体不仅可以有效捕获EP降解产生的活性自由基,降低热释放速率,还可促进致密焦炭的生成,显著减少烟雾释放。IL与NH2-MIL-101(Al)的协同效应显著增强了EP的阻燃抑烟效果。这种阻燃策略可以为更多阻燃材料的设计提供新方法。