新闻中心
您当前的位置 : 首 页 > 新闻中心 > 行业资讯

云山科技继续与大家讨论石墨烯基阻燃剂

2021-03-12 21:07:07

2.2 无机阻燃剂改性石墨烯作为环氧阻燃剂 


无机纳米技术是21世纪重要的技术之一,在许多领域带来了重大创新。当材料的尺寸减小到纳米尺度时,通常表现出独特的物理和化学特性,例如小尺寸效应、表面效应。威海云山科技发现为了克服上述石墨烯单独作为阻燃剂的缺点,可将无机纳米材料与石墨烯复合,理论上既能减少阻燃剂用量,又能够提高阻燃性能、加工性能和力学性能。此外,无机纳米材料被认为是环境友好的,因此,开发无机纳米材料掺杂复合阻燃剂具有特殊的意义。无机阻燃剂改性石墨烯中使用的无机纳米材料主要包括层状双氢氧化物、金属氧化物以及金属盐类。 

  

层状双氢氧化物俗称水滑石,具有化学组分可调控性以及相应的物理化学性能可调控性的特点。研究学者通过共沉淀的方法,将层状双氢氧化物沉积在石墨烯的片层上,层状双氢氧化物分解释放出不燃气体——水,同时生成对应的金属氧化物,促进残炭的生成,结合石墨烯凝聚相中的阻燃机制,提高了环氧树脂的阻燃效率。Xin Wang等使用一步溶剂热法制备了Ni-Fe层状双氢氧化物/石墨烯杂化材料,当添加2.0wt%后,不仅提高了环氧树脂的热稳定性,而且具有优异的阻燃性能。TG-IR显示LDH/graphene在燃烧过程中释放不燃气体CO2和H2O,在气相中稀释可燃气体。残炭的XPS和Raman分析表明LDH与graphene协同阻燃,在燃烧过程中促进更稳定炭层的生成。而金属氧化物以及金属盐类则主要是通过金属氧化物或分解生成的金属氧化物催化成碳的作用提高阻燃的效率。为了提高环氧树脂的热稳定性、阻燃性能以及抑烟性能,Xin Wang等人制备了Co3O4-石墨烯和SnO2-石墨烯杂化材料,结果表明,石墨烯的势垒效应和金属氧化物限制了聚合物链的迁移率导致热稳定性的提高,讨论了抑烟的机制,是金属氧化物的催化成碳效应和石墨烯的吸附效应的协同作用。Xiaowei Liu等人利用水热法将羟基锡酸锌均匀的负载于还原氧化石墨烯片层上,并作为环氧树脂的阻燃剂和消烟剂,大大降低了热释放速率和烟释放速率,其阻燃机制归因于杂化材料的气相和凝聚相的共同作用。


此外,研究学者将石墨烯与传统阻燃剂APP相结合,通过复配的方式,增加环氧树脂的阻燃性能剂力学性能。


2.3 有机阻燃剂改性石墨烯作为环氧阻燃剂 


用于环氧树脂的有机阻燃剂主要分为卤系阻燃剂和无卤阻燃剂,其中前者阻燃效率高,但是在燃燒过程中容易释放危害人类健康的气体,大部分卤系阻燃剂被RoSH指令和WEEE指令严格控制。后者包括磷系、氮系、硅系阻燃剂,其阻燃效率较高,与环氧树脂相容性良好。有机阻燃剂与石墨烯片上的官能团相互作用,可以增加石墨烯层间距并抑制其聚集,从而增加其与聚合物基体的分散性和相容性。进而导致更有利的机械性能、热稳定性和阻燃性能。 

  

磷系阻燃剂主要是(DOPO)及其衍生物。DOPO分子含有一个活泼氢,前者易被取代,后者多与缺电子化合物反应,结合石墨烯改性成为DOPO及衍生物-石墨烯复合阻燃剂。氮系阻燃剂一般与磷系阻燃剂复合构成P-N体系,一方面含磷阻燃剂发泡生成一种玻璃化物质覆盖在可燃物表面,另一方面含氮阻燃剂分解生成不燃气体,前者在凝聚相发挥作用,后者在气相起到稀释可燃气体以及氧气的作用。硅系阻燃剂主要是多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)。POSS是由硅氧骨架组成的无机硅笼核,硅氧骨架由Si-O交替连接,外部连接R基团(-OH、-NH2等)。R基团可与环氧基团反应,促进环氧固化中的交联反应,从而提高环氧基体的力学性能和阻燃性能。如:Yuezhan Feng等人以DOPO、APTS为原料,使用绿色的水热和微波法,制备磷氮共掺杂rGO(PN-rGO)。复合材料在稳定性、阻燃性和抑烟性方面均有显著改善。各种有机物的改性赋予了石墨烯优异的阻燃性能和力学性能,P、N、Si的联合改性已成为有机改性阻燃剂的发展趋势。 

 


标签

0
下一篇:没有了

最近浏览: