纳米粘土增强环氧树脂复合材料抗原子氧性能的研究

本文采用激光爆破法高能原子氧束源研究了纳米粘土增强环氧树脂复合材料的抗原子氧性能. 研究了四种样品：纯环氧树脂，纳米粘土含量为1 wt%，2 wt%和4 wt%的纳米粘土增强环氧树脂复合材料，结果表明腐蚀深度随着纳米粘土含量的增加而降低，当掺杂纳米粘土含量为4 wt%时，腐蚀深度为纯环氧树脂腐蚀深度的28%∽37%；X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧轰击后，材料表面C-C/C-H键比例减少，C-O键、酮类比例增加，表面氧化程度增加，掺杂纳米粘土的材料表面生成了新的碳酸盐，掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料表面氧化程度增加最小；扫描电子显微镜(SEM)结果显示含有纳米粘土的复合材料表面被原子氧轰击后在纳米粘土团簇处形成了“块状”物质，掺杂4 wt%纳米粘土的复合材料，“块状”物质尺寸和分布密度最大；综合腐蚀深度，XPS，以及SEM结果表明，虽然所有表面都一定程度地被原子氧腐蚀和氧化，但掺杂纳米粘土的复合材料表面由于生成了“块状”物质，阻挡了原子氧进一步腐蚀其下的材料，提高了抗原子氧性能.     

基于环氧树脂的显隐性复合防伪薄膜的制备

利用不同粒径的SiO₂纳米微球在聚乙烯基板上提拉自组装，形成了不同粒径微球排布的结构色薄膜。随后，在结构色薄膜中加入掺有稀土铝酸锶长余辉材料的光固化环氧树脂，利用掩模法形成长余辉图案，并使用氢氧化钠溶液对薄膜进行蚀刻，制备了具有高稳定性的长余辉和结构色的复合防伪薄膜。结果表明：利用表层光子晶体结构的光子带隙匹配底部图案的荧光波段，并通过刮擦、润湿等简单方法，即可实现底部荧光图案的显示；通过乙醇擦拭，表层结构能够快速恢复，再度实现荧光图案的隐藏，该方法可以使得防伪标签能够通过可重写方式进行反复使用。此外，腐蚀和弯曲测试表明，所制备薄膜具有很强的鲁棒性。     

环氧树脂中磷系阻燃剂协效体系的研究进展

近年来,出于环保等方面的考虑,一些卤系阻燃剂被逐渐淘汰,磷系阻燃剂作为卤系阻燃剂的替代品备受关注。然而,高效的磷系阻燃剂通常会在提高阻燃性能的同时产生更多的烟雾,因此需要与协效剂搭配使用。本文介绍了磷系阻燃剂在环氧树脂中的阻燃机理,综述了环氧树脂中磷系阻燃剂的协效体系的研究进展,包括无机协效剂、有机协效剂及有机-无机杂化协效剂等,并对环氧树脂体系中磷系阻燃剂的协效体系的未来发展趋势进行了展望。     

二维红外相关光谱在双氰胺固化环氧树脂体系中的应用

利用原位红外加热炉模拟双氰胺固化环氧树脂体系的固化反应过程,实时测试并记录反应过程中官能团结构的变化;将一维红外光谱和二维红外光谱相结合进行分析,给出固化过程中各官能团的变化顺序和趋势。 在双氰胺固化环氧树脂体系中,双氰胺首先分解成氰基胺,然后再和环氧树脂发生开环加成反应,生成亚胺结构,通过重排生成酰胺结构。 双氰胺分解为氰基胺的反应是可逆反应。 将原位红外、一维红外与二维红外三者结合是阐明热固性树脂固化反应机理的非常有效的手段。     

紫外光引发环氧树脂的下行前线聚合行为

采用紫外光(UV)引发法研究了221型脂环族环氧树脂的下行前线聚合行为.探讨了光引发剂、热引发剂用量和预热温度等对聚合前线的推动速率Vf和前线引发时间ti的影响,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)和差示扫描量热(DSC)等对固化物结构和热性能进行了表征.研究结果表明,提高光引发剂浓度、热引发剂浓度或预热温度,均可提高聚合前线的推动速率Vf,缩短引发时间ti.采用该技术制备的环氧树脂固化物具有较好的均一性及热稳定性.     

含磷/氮/硫环交联磷腈微纳米管的合成及对环氧树脂的阻燃作用

采用原位模板法,以六氯环三磷腈(HCCP)和二羟基二苯砜(BPS)为原料合成了一种环状交联型不溶不熔的磷腈大分子——聚环三磷腈-二羟基二苯砜(PZS)微纳米管,研究了PZS对环氧树脂(EP)的阻燃作用及阻燃机理.利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对PZS微纳米管进行了表征;采用热重分析(TG)考察了EP/PZS阻燃材料的热稳定性,并通过极限氧指数(LOI)和微型量热分析(MCC)测试了EP/PZS的阻燃性能.热降解实验结果表明,PZS微纳米管的加入使环氧树脂热降解温度降低,但残炭率显著提高.PZS微纳米管可以显著提高环氧树脂的阻燃性能,当阻燃剂添加量为5%时,环氧树脂的残炭率提高了46%,热释放速率峰值降低了约40%;LOI值从纯环氧树脂的26.0%提高到了30.6%.PZS微纳米管的加入还增强了环氧树脂的力学强度.阻燃性能的显著提高和力学性能的改善归因于PZS微纳米管在环氧树脂基体中的良好分散,以及燃烧炭化过程中生成的石墨化程度较高的类石墨烯结构的残炭,具有较高的抗氧化能力.研究结果表明,PZS微纳米管是一种优良、高效的具有潜在应用价值的阻燃剂.     

硅烷改性纳米ZrO_2对镁锂合金表面环氧树脂涂层耐蚀性能的影响

采用涂覆法在镁锂合金表面制备了含双-[3-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(KH-69硅烷)改性纳米ZrO_2的环氧树脂涂层.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)等手段表征了该涂层.考察了KH-69硅烷改性纳米ZrO_2浓度对环氧树脂涂层耐蚀性能的影响.结果表明,KH-69硅烷改性纳米ZrO_2能显著提高镁锂合金表面环氧树脂涂层的耐腐蚀性能,其中1.0%(质量分数)KH-69硅烷改性纳米ZrO_2环氧树脂涂层具有较好的耐蚀性能.在NaCl溶液中浸渍528 h后的低频阻抗值为1.6×10~9Ω·cm~2,相比在NaCl溶液中浸渍240 h的纯环氧树脂涂层提高约5个数量级.     

聚苯氧基磷酸联苯二酚酯/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对环氧树脂阻燃性能影响研究

以聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)与聚磷酸铵(APP)组成复合阻燃剂,对环氧树脂(EP)进行阻燃改性.通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TGA)、锥形量热(CONE)和扫描电镜(SEM)等方法研究改性环氧树脂的阻燃性能和阻燃机理.结果表明,PBPP/APP体系对EP具有较好的阻燃性能,阻燃剂添加量为10%时能使环氧树脂的氧指数提高到29.6%,垂直燃烧等级达到UL94 V-0级,残炭量大大增加;平均热释放速率下降45.7%,热释放速率峰值下降51.0%,有效燃烧热平均值下降21.1%;TGA、CONE、SEM等综合分析显示了PBPP/APP改性后的环氧树脂比纯环氧树脂具有更高的热稳定性,燃烧后能够形成连续、致密、封闭、坚硬的焦化炭层,在聚合物表面产生有效覆盖、隔绝了氧气,改善了环氧树脂的燃烧性能.     

微纳米钙钛矿型羟基锡酸钙的合成及对环氧树脂的阻燃性能

钙钛矿型羟基锡酸盐是近年来出现的新型高效阻燃消烟剂. 本文采用化学共沉淀法合成了微纳米钙钛矿型羟基锡酸钙[CaSn(OH)₆, CSH], 并利用扫描电子显微镜、 透射电子显微镜、 X射线衍射仪、 红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等对其形貌和结构进行表征. 结果表明合成的CaSn(OH)₆为平均粒径500 nm的纯净正六面体, 粒径均一且分散性良好. 将CaSn(OH)₆应用于环氧树脂(EP)复合阻燃体系(CSH/EP), 并分别采用热重分析、 极限氧指数和锥形量热测试表征了其热降解行为和燃烧性能. 采用扫描电子显微镜、 红外光谱、 X射线衍射和拉曼光谱对EP复合材料的阻燃成炭机制进行探索. 结果表明, CaSn(OH)₆能显著提高EP复合材料的高温稳定性、 热释放速率、 热释放量、 烟释放量和极限氧指数数值. 特别是在很低添加量(0.5%, 质量分数)下, 阻燃消烟性能即得到极大提升, 热释放速率、 总放热量和一氧化碳释放量分别降低45.8%, 25.1%和31.3%. 此外, 由于CaSn(OH)₆在EP基体中的良好分散及较强的界面作用, CaSn(OH)₆在提升EP复合材料阻燃消烟性的同时还提升了EP复合材料的力学强度. 本文合成的CaSn(OH)₆可作为一种多功能的高效阻燃、 消烟和增强剂.     

环氧树脂类玻璃高分子研究进展

类玻璃高分子(Vitrimer)是一类具有可逆共价交联网络的高分子,其能够在维持交联结构的同时实现交联网络的重构,兼具热固性高分子和热塑性高分子的双重优势。基于通用热固性树脂形成的Vitrimer材料不仅能具有良好的力学性能和耐溶剂性等,还能表现出类似热塑性树脂的流动性和重复加工性能,为从源头上实现交联树脂的回收和再利用提供了有效的途径。近年来,围绕Vitrimer材料的研究已取得了蓬勃的发展,其中数环氧树脂Vitrimer的研究最为广泛,本文将系统介绍环氧树脂Vitrimer的设计理念及其性能特点,梳理该领域的典型研究体系,并指出可能的发展方向,为传统热固性树脂的可再生和高性能化发展提供参考。