宜春原油投资协会

时献研读12 | 复旦大学倪秀元教授:UV固化环氧材料环境不稳定?将多元醇加载到粘土纳米管中试试

塑道学苑2018-12-15 15:16:27


紫外光固化环氧材料在涂料、电子工业和三维印刷技术等领域都有广泛应用,然而,高可燃性是材料存在的主要问题之一。在燃烧过程中,残留在UV固化材料中的光引发剂可以产生活性自由基,加速了聚合物的燃烧降解进程。膨胀型阻燃剂常用于UV固化环氧材料阻燃性能,但缺点在于作为碳源的多元醇吸水性太强,影响环氧材料的机械性能。

想了解阻燃科学理论研究最新进展

想寻找实验中遇到问题的解决方法

想与全国阻燃课题研究组深度交流

扫码添加微信好友,邀您入群

对此,复旦大学倪秀元教授及其课题组郑天成博士采用将多元醇加载到黏土纳米管中的方式,有效改善了多元醇的吸湿性,并成功制备环境稳定的UV固化环氧材料。


1 利用真空抽吸装置进行埃洛石装载PER的过程


埃洛石纳米管(HNTs)在极性聚合物中具有良好的相容性,常被用作纳米载体,且HNT在燃烧过程中可形成网络结构,有利于阻燃性能的提升。在这项研究中,研究者首先通过真空吸附法制备改性埃洛石管(HNT-P),即通过超声处理用季戊四醇(PER)溶液取代了HNT的管腔中的空气,以PER装载HNT。再将APP和HNT-P以不同比例加入UV可固化环氧树脂(EP)中。通过连续搅拌来制备均匀的混合物,即EP / HNT-P复合材料。此外,研究者还通过普通添加PER和HNT的方式制备了EP / HNT / PER复合材料;以便于后期进行HNT-P复合材料和HNT和PER直接加入复合材料防潮性能。


2AC)空的埃洛石纳米管和(BDPER负载的埃洛石纳米管的TEM图像


研究者对复合材料的燃烧性能与吸湿性进行测试分析:



EPEP / HNT-PEP / HNT / PER复合材料的组成与LOI测试结果列于如表III。纯EPLOI值仅为18,具有高易燃性;APP / HNT-PEP / HNT-PUV固化环氧树脂,随着APP / HNT-P添加量的增加,LOI值明显增加,35wt%的APP / HNT-P添加量时,EP / HNT-PLOI值可达28.2。而简单共混EP / HNT / PER复合材料LOI仅为20左右。结果表明了HNT-P中两组分良好的协同阻燃效果。


3  EPEP / HNT-P的(a)热释放热率和(b)总热释放量曲线


此外,CC测试结果显示,相比于纯EP, 25wt%添加量的EP2TTI24s升至33spHRRTHR分别从1002.4 kM/m2104.1 MJ/m2下降到562 kM/m251.8 MJ/m2 ,显示出较低的可燃性。APP / HNT-P在燃烧过程中可能发生了如下反应,导致燃烧性能的提升。


4. APP / HNT-P在燃烧过程中可能发生的反应


测试材料最大吸湿率(Mmax-m)表征材料的吸湿性(图5),相较于EP / HNT / PER40℃时,EP / HNT-PMmax-m2.08wt%下降到0.87wt%,下降58.2%。升温至85℃时,由5.68wt%降为2.90wt%,下降48.9%。此外,85℃时吸水性(图6)测试,最大吸水率(Mmax-w)由EP / HNT / PER7.83wt%降为EP / HNT-P6.42wt%。结果表明EP / HNT-P复合材料比EP / HNT / PER复合材料具有更好的耐湿性和耐水性。


5 40℃85℃EP / HNT-PEP / HNT / PER的吸湿曲线


6 85℃EP / HNT-PEP / HNT / PER的吸水曲线


最后,研究者通过DMA测试EP / HNT / PEREP / HNT-P添加两种复合材料的储能模量,前者由于PER亲水性导致树脂软化,后者由于亲水性PER已经被加载到HNT中,因此软化影响降低。结果表明使用HNT-P可有效抑制PER的吸水性。


整体来说,这篇关于将PER装载HNT并与APP协同改性紫外线固化环氧树脂阻燃与耐水性的研究,结果还是很成功的。通过将PER装载在中空纳米管中形成新结构有效缓解了多元醇类的湿度敏感性等问题。


原文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.45045/full

如需阅读原文,请点下方阅读原文



塑道学苑

有趣有料、有价值有深度的高分子行业自媒体

 


文章内容系塑道学苑原创出品

如需转载请联系我们获取授权



你可能还想看:

文献研读11 | 华中科技大学周兴平教授:制备磷/氮共掺杂石墨烯的环氧基复合材料,具备优异的阻燃性和抑烟性

文献研读10 | 浙江大学方征平教授:磷脂化β-环糊精的合成及其在聚磷酸铵阻燃聚乳酸中的应用

文献研读09 | 天津大学陈立功教授和李阳副教授:新型三嗪类成炭剂的合成及其在膨胀型阻燃聚丙烯中的应用

时献研读08 | 太原理工大学晏泓副教授:应用于PP的新型超支化聚酰胺类柔性、高效、膨胀型防火阻燃高性能涂料

时献研读07 | 清华大学杨睿副教授:通过表面涂覆提高相变材料的阻燃性能

时献研读06 | 北京理工大学何吉宇教授:三聚氰胺聚醚多元醇的合成及其对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响

时献研读05 | 四川大学白时兵副教授:可膨胀石墨和三聚氰胺磷酸盐协同阻燃聚苯乙烯的研究

时献研读04:功能化烯丙胺聚磷酸盐--一种新型多功能高效聚丙烯阻燃剂

时献研读03:功能化石墨烯接枝磷阻燃剂对碳纤维/环氧树脂(CF / ER)复合材料燃烧性能的影响

时献研读02:用聚合物阻燃剂和Ni(OH)2纳米片对石墨烯进行双重改性,以提高聚丙烯的阻燃性

时献研读01:兼具阻燃和防滴性能的PET基