高性能增韧阻燃型环氧树脂的制备

来源 :湖北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tmgt2009
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本论文分别选用两种不同类型的纳米增韧剂:丁苯吡弹性纳米粒子以及纳米有机蒙脱土;两种不同类型的阻燃剂:2,4,6-三溴苯胺(TBA)以及十溴二苯醚(FR-10);并以三氧化二锑作为阻燃协效剂,添加到环氧树脂中对其进行改性,以制得高性能增韧阻燃型环氧树脂。 通过力学性能、热失重、X射线衍射、微观形态观测、极限氧指数等方法对改性环氧树脂的性能进行测定,我们发现: (1) 在一定范围内,纳米丁吡可在环氧树脂中达到纳米级分散,能明显增韧环氧树脂,同时还可提高其耐热性,用量控制在15phr时所得的固化物拥有最佳的机械性能以及热性能;纳米有机蒙脱土能明显增韧环氧树脂,同时还可提高其耐热性,且对其硬度影响较小,用量控制在4phr时得到的固化物的综合性能最好; (2) 在纳米丁吡/环氧树脂增韧体系中,TBA可按气相与凝聚相阻燃机理很好地发挥阻燃作用。当其用量达到20phr时,固化体系可在空气中自熄。其冲击强度比未加TBA肘降低了13%,但比纯环氧树脂提高了82%,热变形温度比未加TBA时降低了6.4℃,但比纯环氧树脂提高了4.7℃,硬度基本不变,其综合性能可以接受;而在该体系中,非活性阻燃剂FR-10的阻燃效果比起活性阻燃剂TBA较差,只有用量达到40phr时,固化物才能在空气中自熄。而此时的冲击强度比未加FR-10时降低了58%,比纯环氧树脂还要低,热变形温度比未加FR-10时降低了22.5℃,且比纯环氧树脂提低9.5℃,硬度恶化严重,其综合性能不可接受,不建议在该体系中使用; (3) 在纳米有机蒙脱土/环氧树脂增韧体系中,TBA 也可很好地发挥阻燃作用。当TBA用量达到20phr时,固化体系也可在空气中自熄,其冲击强度比未加TBA时降低了17%,但比纯环氧树脂提高了119%,热变形温度比未加TBA时降低了4.9℃,但比纯环氧树脂提高了3.8℃,硬度降低值不大,其综合性能也可以接受;而在该体系中,当FR-10用量达到20phr时,固化物也能在空气中自熄,此时的冲击强度比未加FR-10时降低了38%,但比纯环氧树脂提高了67%,热变形温度比未加FR-10时降低了9.8℃,仅比纯环氧树脂低1.1℃,硬度变化不很明显,其综合性能较添加同等含量的TBA时要差,勉强满足使用要求。在该体系中我们可以使用该非活性的FR-10作为阻燃剂; (4) 在纳米丁吡/环氧树脂增韧体系中,以TBA为阻燃剂,当按卤锑比为3∶1加入Sb<,2>O<,3>时,Sb<,2>O<,3>可以很好的与TBA发挥协同效应而使该体系的LOI大幅升高,且对其它性能的影响较小。当纳米丁吡、TBA以及Sb<,2>O<,3>的份数分别为15phr,20phr,9phr时,所得的固化物拥有很好的综合性能; (5) 在纳米有机蒙脱土/环氧树脂增韧体系中,以TBA为阻燃剂,当按卤锑比为3∶1加入Sb<,2>O<,3>时,Sb<,2>O<,3>可很好的与TBA发挥协同效应而使该体系的LOI大幅升高,且对其它性能的影响较小。当纳米有机蒙脱土、TBA以及Sb<,2>O<,3>的份数分别为4phr,20phr,9phr时,所得固化物拥有很好的综合性能;在该体系中,以FR-10为阻燃剂,当按卤锑比为3∶1加入Sb<,2>O<,3>时,Sb<,2>O<,3>也可很好的与FR-10发挥协同效应而使该体系的LOI大幅升高,同时对其它性能的影响较小。当纳米有机蒙脱土、FR-10以及Sb<,2>O<,3>的份数分别为4phr,20phr,10phr时,所得的固化物也拥有很好的综合性能; (6) 为制得高性能增韧阻燃型环氧树脂,我们可以采用以下的配比加入各种改性剂:①:15phr纳米丁吡、20phr TBA以及9phr Sb<,2>O<,3>;②:4phr纳米有机蒙脱土、20phr TBA以及9phr 8b<,2>O<,3>;③:4phrg内米有机蒙脱土、20phr TBA以及10phr Sb<,2>O<,3>。
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