纳米级复合阻燃环氧树脂材料的测试表征与探究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiongyongdezhanghao
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光学环氧树脂(EP)因具有耐磨、成本低廉等特点在各种透镜、封装剂、抗反射涂层和红外成像等领域都得到了广泛的应用。然而光学环氧树脂在空气中极易燃烧,且燃烧时会产生大量有毒有害气体,易引发火灾等安全事故,威胁人们的生命财产安全,但是目前对其阻燃化的处理常常伴随着环氧树脂透明性和折光率的降低甚至消失。因此,制备具有优异阻燃性能的同时又具有良好的透明性和折光率的光学阻燃环氧树脂成为了研究的热点。本论文的研究内容如下:通过二苯基次膦酰氯(DPPC)和四乙烯五胺(TEPA)制备了一种新型的多功能液体无色固化剂DPTA,~1H-NMR和FTIR表明DPTA已成功制备。随后将其应用于环氧树脂中得到固化环氧树脂DPTA-EP。透明性测试结果表明:在可见光范围内,DPTA-EP的透过率可以达到90%,具有优异的透明性。阻燃测试结果表明,仅添加15 wt%的DPTA,所制备的DPTA-EP就通过了UL-94测试V-0等级,且极限氧指数(LOI)达到了29.0%。锥形量热测试结果表明,相比于TEPA-EP,DPTA-EP的热释放速率峰值(PHRR)和总烟产生量(TSP)分别降低了43.1%和58.8%,进一步证明了其优异的抑烟效率和阻燃性能。阻燃机理研究表明,DPTA-EP体系的燃烧过程中气相阻燃占主导地位。同时,根据机械性能测试,与参考样品TEPA-EP相比,在体系中引入阻燃基团并不会降低其机械性能。以上结果表明,DPTA-EP具有优异的阻燃性和透明性。通过巯基乙醇(ME)和乙酸锌二水合物成功制备了一种改性的纳米级硫化锌粒子MZnS,通过FTIR光谱、XRD测试以及SEM测试表明MZnS纳米粒子已成功制备。随后将其添加到环氧树脂中得到MZnS/EP。透明性测试结果显示,环氧固化物MZnS/EP在可见光区域内能够达到90%的高透光率。折光率测试结果显示,添加MZnS质量分数为32 wt%时,环氧固化物MZnS/EP的折光率高达1.697。微量热(MCC)测试结果表明,与对比样品EP相比,MZnS/EP的热释放速率峰值(PHRR)降低了53.4%,FGR值也大幅下降,由此表明其具有优异的阻燃性能和火安全性。以上结果表明,制备的环氧树脂MZnS/EP不但具有优异的阻燃性能,还同时具有良好的折光率和透明性。
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