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本论文是在环氧树脂(EP)广泛应用于高速列车轻量化的背景下,针对环氧树脂易燃且燃烧时释放出大量有毒烟气的问题,采用共煅烧法制得了膨胀石墨负载的纳米氧化铜(CuO@EG)阻燃协效剂,研究了CuO@EG的制备条件对氧化铜粒径分布和含量的影响;并将CuO@EG和聚磷酸铵(APP)一起引入到EP中,通过正交试验设计的方法研究了不同制备条件下制备的CuO@EG与APP在EP中的协同阻燃效果影响,进而制备了一种高阻燃低烟气毒性的环氧树脂;采用锥形量热仪从热释放性能、产烟性能和烟气毒性三方面对该阻燃环氧树脂的火灾行为进行了研究,分析了CuO@EG与APP对EP的阻燃和降低烟气毒性的机理,研究结果如下:1.以乙酸铜(Cu(Ac)2)和可膨胀石墨(GICs)为原料制备得到膨胀石墨负载的纳米氧化铜(CuO@EG)阻燃协效剂,通过扫描电镜测试(SEM)对其微观形貌进行表征,结果表明CuO@EG制备条件中随着Cu(Ac)2/GICs质量配比、煅烧时间和煅烧温度的增加均使CuO的平均粒径和含量增大,Cu(Ac)2/GICs质量配比为0.5、煅烧时间为1min、煅烧温度为400℃的条件下制备的纳米CuO平均粒径最小,为82.3nm。2.将CuO@EG和APP一起引入到EP中,成功制备了一种高阻燃低烟气毒性的环氧树脂,在Cu(Ac)2/GICs质量配比为2:1,煅烧温度为400℃,煅烧时间为5min条件下制备的CuO@EG与APP在EP中的协同阻燃效果最好,该制备条件下的EP/14%APP/6%CuO@EG样品与EP/20%APP相比,LOI由30.0%提高到33.6%,UL-94等级由NR(无等级)提升至V-0。3.通过锥形量热测试从热释放性能、产烟性能和烟气毒性三方面对该高阻燃低烟气毒性环氧树脂的火灾行为进行了研究,结果表明CuO@EG协同APP的引入进一步降低了EP的热释放性能、产烟性能及主要有害气体(CO)的毒性,有效降低了EP的整体火灾危险性。EP/14%APP/6%CuO@EG的热释放速率峰值为450.0kW/m2,产烟速率峰值为0.174m2/s,CO释放速率峰值为0.0196g/s,相比于EP/14%APP/6%EG分别降低了15.0%、26.3%和31.5%。4.通过对纯环氧树脂材料和高阻燃低烟气毒性环氧树脂材料的热释放性能、产烟性能、烟气毒性和残炭形貌的对比分析,CuO@EG协同APP降低EP火灾危险性的机理为:CuO@EG的引入,一方面可以参与到成炭过程中协同APP发挥凝聚相阻燃作用,提高了炭化层完整性和致密性,从而抑制燃烧区域烟气颗粒的释放、热量的传递以及EP基体热解区域可燃热解产物的释放,大幅度降低燃烧释放的热量和产烟量;另一方面可将EP不完全燃烧产生的主要有毒气体CO催化氧化为CO2,降低烟气中的CO浓度,从而降低烟气毒性。