二硫化钼和双氢氧化物用以环氧树脂阻燃

二硫化钼和双氢氧化物用以环氧树脂阻燃

        环氧树脂(EP)是一种常见的热固性聚合物,广泛运用于电绝缘和复合材料等行业。可是,EP是极度易燃的,且在燃烧环节中生成很多的致毒浓烟。因而,科学研究其耐火阻燃性能很必要。对于传统阻燃剂存在的问题,专家选用脱离型二硫化钼(MoS2)納米片和层状双氢氧化物(LDH)的自组装的方式制取LDH/MoS2杂化材料,合理提高阻燃剂与基体相容性,改进EP材料的耐火特性。

二硫化钼(MoS2)为层状稳定过渡金属二硫属元素化物之一,层相互之间借助范德华相互作用弱连接,可实现层间脱离;但存在阻燃效果不显著、与基体相容性差、易聚集等缺点;层状双氢氧化物(LDH)等常见于提高聚合物的阻燃与力学特性;研究人员在剥落的MoS2納米片的表面上沉积LDH,合理缓解了納米片在聚合物基质中的团聚。研究人员首先借助插入强还原剂,将块状MoS2脱离成带负电荷的单层或多层片层,之后与正电荷金属氢氧化物层等层状无机化合物LDH等相结合,运用物理接触和强大的电子耦合等实现自组装。

脱离的MoS2納米片和LDH在溶液中超声混合,带负电的脱离的MoS2納米片将与LDH薄片自组装,生成LDH/MoS2納米杂化物。LDH薄片在MoS2納米片上积淀,合理抑制剥落的MoS2納米片的从新堆积,合理改进了納米片在聚合物基体中的分散性。将LDH/MoS2納米杂化物对EP实现添加,并对复合材料的热特性、燃烧特性实现检测评诂;TGA检测结果显示:虽然MoS2和LDH的引进会致使起始分解溫度提早,但复合材料的最大的质量损失率远少于纯EP,表明MoS2納米片在聚合物热解环节中可起着隔热屏障功能;另外,与单一的MoS2或LDH填充相较,引进LDH/MoS2杂化物可使残炭量有更多的提高。带有2wt%NiFe-LDH/MoS2和CoFe-LDH/MoS2杂化物的EP复合材料的残炭量分别达20.6%和20.1%,表明杂化物有着催化剂成炭功能。

CONE测试评定复合材料的燃烧特性,EP髙度易燃,PHRR值达到1863kWm-2。经CoFe-LDH,NiFe-LDH和MoS2添充后,EP复合材料PHRR分別减低到959,1323和993kWm-2,分別减低49%,29%和47%。而加上CoFe-LDH/MoS2和NiFe-LDH/MoS2杂化材料的EP复合材料,pHRR值进一步减低至708和643kWm-2,分別减低62%和66%。THR值纯EP为109MJm-2,经2wt%NiFe-LDH/MoS2杂化物掺杂后EP复合材料THR值减低34%。表明了LDH/MoS2杂化物优良的阻燃性。研究人员对杂化物的阻燃机理实现构想:EP复合材料阻燃性能的提高主要是归功于下列层面:一要MoS2纳米片的阻隔功效;二是LDH/MoS2杂化物的催化炭化功效;而LDH与MoS2的结合可充分利用以上两层面的优越性。

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