超支化聚磷酰胺包覆碳纳米管的可控制备及阻燃应用

摘要

采用羧基化碳纳米管(CNT?COOH)作为载体,以三氯氧磷(POCl3)和N,N?二氨基二苯甲烷(DDM)为反应单体,三乙胺为缚酸剂和催化剂,通过一步法(A2+B3)制备了3种不同厚度的超支化聚磷酰胺包覆碳纳米管(CNT/HBP?PA)阻燃剂,并应用于环氧树脂(EP)中,探索了其对EP的力学及阻燃性能的影响.结果表明,随着CNT与(POCl3+DDM)投料比(1:1.5～6)的增加,CNT/HBPPA的包覆厚度逐渐增大并交联,而其样品失重5％时所对应的温度(T5％)和残炭率逐渐下降,其中CNT/HBPPA?3对EP复合材料的阻燃和增强效果最佳,仅需2％(质量分数,下同)可使其极限氧指数(LOI)值高达28.2％,UL 94为V?1级,拉伸强度提高到53.28 MPa,冲击强度提高至11.19 kJ/m2,这主要是因为CNT/HBPPA表面的活性基团(—NH2)改善了其与EP基体间的界面相容性,提高了分散性,形成更加均匀的网络骨架结构,从而提高其阻燃和力学性能.在燃烧过程中,这种网状骨架结构有利于形成更致密、更高效的残炭层,有效地隔绝了热量和可燃挥发性降解物的传递,进而提高了阻燃效率.