高性能增韧阻燃型环氧树脂的制备

摘要

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>。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分文献综述

前言

1.1环氧树脂增韧改性

1.1.1环氧树脂增韧改性的机理

1.1.2环氧树脂增韧方法增韧

1.1.3环氧树脂增韧改性展望

1.2环氧树脂阻燃改性

1.2.1高分子材料的阻燃机理

1.2.2聚合物材料的阻燃方法

1.2.3阻燃研究方法、测试方法和标准

1.2.4环氧树脂阻燃改性展望

1.3选题的目的和意义

第二部分实验部分

2.1主要原材料

2.2主要设备

2.3实验内容

2.3.1试样制备

2.3.2性能测试

第三部分结果与讨论

3.1纳米丁吡作为增韧剂改性环氧树脂的研究

3.1.1纳米丁吡改性环氧树脂的研究

3.1.2三溴苯胺改性纳米丁吡/环氧树脂增韧体系的研究

3.1.3十溴二苯醚改性纳米丁吡/环氧树脂增韧体系的研究

3.1.4阻燃剂配合使用三氧化二锑改性纳米丁吡/环氧树脂增韧体系的研究

3.2纳米有机蒙脱土作为增韧剂改性环氧树脂的研究

3.2.1纳米有机蒙脱土改性环氧树脂的研究

3.2.2三溴苯胺改性纳米有机蒙脱土/环氧树脂增韧体系的研究

3.2.3十溴二苯醚改性纳米有机蒙脱土/环氧树脂增韧体系的研究

3.2.4阻燃剂配合使用三氧化二锑改性纳米有机蒙脱土/环氧树脂增韧体系研究

第四部分结论

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间以第一署名已发表和即将发表的学术论文