改性纳米二氧化硅在环氧树脂膨胀阻燃体系中的协效作用研究

以膨胀阻燃剂(IFR)为主要阻燃剂,以纳米二氧化硅(Nano-SiO_2)及KH570改性纳米二氧化硅(SiO_2-gKH570)为协效剂制备阻燃环氧树脂(EP)材料,对比研究了2种EP/IFR/SiO_2及EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系材料的阻燃性能、力学性能、热量释放、烟气释放、热降解行为及炭层表面形貌。结果表明,当阻燃剂的总添加量为环氧树脂基体质量分数的30%(SiO_2为IFR质量的10%)时,SiO_2与IFR具有阻燃协同效应,在同样的添加比例下,改性的SiO_2会增强这种协同作用。EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系与EP/IFR/SiO_2体系相比,两者氧指数(LOI)分别为30.2%和28.6%,UL-94测试分别通过V-0和V-1级; EP/IFR/SiO_2-g-KH570的力学性能较EP/IFR/SiO_2也有所提高,弯曲强度和抗冲击强度分别提高了10.2MPa和0.6KJ·m~(-2);锥形量热及热分析结果表明,EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系在热释放、CO和CO_2释放指标上数值明显降低,热稳定性增加;残炭的电镜形貌分析表明,EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系能形成更加致密和连续的炭层,能起到很好的物理屏障作用,显示出较好的阻燃效果。