流控技術(shù)的應(yīng)用于環(huán)氧樹脂阻燃性能的研究
環(huán)氧樹脂(EP)是一種常用的熱固性樹脂,因其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電絕緣性能、耐腐蝕性能和化學(xué)穩(wěn)定性,而被廣泛應(yīng)用于電子電器、航空航天、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域[1-3]。然而環(huán)氧樹脂阻燃性能差,極限氧指數(shù)僅 20%左右,且無法通過垂直燃燒測試,在空氣中極易燃燒,燃燒過程中釋放熱量大,且伴隨大量煙霧和有毒氣體釋放,易造成火災(zāi)隱患,極大地限制了其在建筑、裝飾和橋梁工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,提高環(huán)氧樹脂的阻燃性能具有重要意義。
早期環(huán)氧樹脂的阻燃方法是使用含鹵阻燃劑進(jìn)行阻燃,但含鹵阻燃劑對環(huán)境污染較大,且燃燒會(huì)生成大量煙霧和有毒氣體,會(huì)對人類和其他生物的健康造成威脅,已被很多國家明令禁止使用。近年來,無鹵阻燃劑成為研究熱點(diǎn),其中磷-氮系阻燃劑因其含磷量高、成炭性好、能夠抑制燃燒熱量和有毒氣體的交換等優(yōu)點(diǎn),而備受人們矚目。閆亞男[8]等將亞磷酸、乙腈和苯膦酰二氯(PPDC)復(fù)配合成了一種添加型阻燃劑——苯膦酰二氨基雙乙基四膦酸(PAEPA),并制備了阻燃環(huán)氧樹脂。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加 2.6wt% PAEPA 的環(huán)氧樹脂可通過 UL-94 V-0 級,LOI 值達(dá)到 29.8%,然而PAEPA 的加入降低了環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能。磷-氮系阻燃劑雖阻燃效率高,但與基體的相容性差、易團(tuán)聚,限制了它的應(yīng)用。
阻燃劑的微膠囊化為解決阻燃材料的相容性差、易團(tuán)聚等問題提供了一種方法。微膠囊技術(shù)是指利用高分子材料將固體、液體或氣體等包裹物包覆起來,形成直徑為 1~1000 mm 顆粒的技術(shù)。
當(dāng)阻燃劑微膠囊化后,外表包覆了一層高分子材料,使阻燃劑與周圍環(huán)境有效隔離,可有效避免材料阻燃劑受外界敏感因素的影響,增加阻燃劑與材料的相容性,提高阻燃效率。何宏偉等以酚醛樹脂為殼,聚磷酸銨為芯制備了阻燃微膠囊,并將其應(yīng)用到環(huán)氧樹脂中。結(jié)果表明:與純環(huán)氧樹脂和直接添加聚磷酸銨阻燃劑的環(huán)氧樹脂相比,阻燃微膠囊改性環(huán)氧樹脂的初始分解溫度、800°C 下的殘?zhí)剂匡@著提高,其 LOI 值、垂直燃燒等級均得到提高。常用的阻燃微膠囊制備方法有:原位聚合法、懸浮聚合法、界面聚合法和細(xì)乳液聚合法等,制備過程相對復(fù)雜,得到的阻燃微膠囊單分散性差,粒徑分布廣,球形度差,并且很難實(shí)現(xiàn)粒徑均一及阻燃劑含量可控,從而達(dá)不到理想的阻燃要求。
微流控技術(shù)是一種基于微觀尺度下,在幾十至幾百微米的通道內(nèi)對流體進(jìn)行操控的技術(shù)。通過微流控技術(shù),在阻燃劑表面包覆與基體相容性較好的高分子材料,得到粒徑均一的阻燃微膠囊,有望改善阻燃劑與基體相容性較差、易團(tuán)聚等問題。同時(shí),采用微流控技術(shù)制備的阻燃微膠囊外表面光潔、顆粒均勻,在基體中分散性較好,有望減弱阻燃劑對基體材料力學(xué)性能的影響。
標(biāo)簽:   微流控技術(shù)