在催化剂P-TSA的作用下,运用原位溶液凝胶法,将BGPPO、DDM 和TEOS合成了具有纳米结构的含磷环氧/硅黏土复合材料,经傅立叶红外转移(FrlR)、核磁共振(NMR)和扫描电子显微镜(SEM)表征后发现,环氧树脂中的硅粘土达到了纳米级尺寸,并且,随着粘土含量的增加,环氧树脂的玻璃态转化温度(Tg)得到提高,纳米尺寸的粘土对改进环氧树脂的阻燃性能有显著的影响,同时在环氧树脂中也表现出磷-硅协效,其混合物的极限氧指数(LOI)达到了44.5。
近几年来,无机一有机纳米复合材料被认为是具有变革性的先进材料,有望在诸如光、电子、机械和生物等领域取得新的应用,引起了人们极大的研究兴趣。包括聚酰亚胺、环氧、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷和POM 在内的许多高聚物已用于制造混杂材料,由于它们的高拉伸强度和模量、低同化收缩、高黏附性能、耐化学品、耐腐蚀以及优秀的尺寸稳定性显示出工业上的重要性,在以上高聚物中,环氧树脂尤其引人注目。在制备这些混杂材料的加工方法中,当无机粒子的尺寸进入纳米级范围时,溶液-凝胶法获得了广泛的应用。 最近,使用无卤阻燃已经成为高聚物阻燃的发展趋势,从现有文献的报道中,硅作为一种具有阻燃效果的元素,已应用于高聚物的阻燃体系中,此外,它能在阻燃的同时提高高聚物的力学性能、热性能和电性能。硅黏土有机-无机纳米复合材料有望展示出较纯高聚物相对好的阻燃性能。然而,将硅加入高聚物进行物理混合(如环氧/二氧化硅模塑密封剂)没有发现高聚物阻燃性能的明显提高,增加硅元素的含量也没发现高聚物阻燃性能的明显改变,但是,在高聚物/粘土纳米复合材料中其阻燃性能得到了提高,当火灾发生时,硅粘土形成一种层状结构,阻隔热与氧进而达到阻燃,因此,用纳米级无机粒子增强的混杂高聚物材料有望提高其阻燃能力。 本研究主要讨论了将有机-无机纳米复合材料引入环氧体系中以提高环氧树脂的阻燃能力,使用溶液-凝胶法获得了有机-无机混杂纳米复合材料,同时将含磷环氧树脂加入混合物中,并检测磷-硅阻燃协效,结果表明:树脂体系阻燃能力大大提高。 一定量的环氧单体DGEBA 和(或)BGPPO与DDMH混溶于THF(70wt%),在室温下搅拌约1小时,即得均匀溶液A;TEOS和去离子水(二者体积比为1/4)溶于THF(TEOS与THF的体积比为1/2)在在室温下搅拌后添加P-TSA (P-TSA与TEOS的重量比为1/20),溶液最后在在室温下搅拌30分钟即获得溶液B,将溶液A、B混合在一起,在室温下搅拌30分钟即得均匀溶液C,将溶液C在室温下保温48小时,然后在真空条件下处理24小时/95℃ ,再在165℃下处理24小时,就可获得环氧/硅黏土纳米复合材料。 |
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