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石墨烯基阻燃劑阻燃機(jī)理

2021-04-06 已有2724人瀏覽 皖燃科技

只有同時(shí)具備火三角——熱量、氧氣、燃料(基質(zhì))三要素,環(huán)氧樹脂才能夠燃燒,只要阻斷其中一個(gè)要素,燃燒將無法進(jìn)行。石墨烯基阻燃劑在環(huán)氧樹脂燃燒過程中主要是通過抑制熱量和燃料來實(shí)現(xiàn)阻燃。首先,石墨烯具有特殊的二維層狀結(jié)構(gòu),在燃燒過程中可以促進(jìn)殘?zhí)康纳?,這些殘?zhí)靠梢宰鳛槲锢砥琳希乐篃崃康膫鬟f,延緩熱解產(chǎn)物(一般是可燃性的物質(zhì))從基質(zhì)中逸出。第二,石墨烯具有較大的比表面積,可以有效地吸附易燃性熱解產(chǎn)物;此外還可以為金屬氧化物等物質(zhì)提供催化和碳化平臺。最后,石墨烯表面含有豐富的官能團(tuán)(羧基,羥基等基團(tuán)),一方面含氧官能團(tuán)低溫下分解并脫水,吸收周圍的熱量并稀釋周圍氧氣濃度,抑制燃燒;另一方面石墨烯與聚合物分子具有較強(qiáng)的相互作用,與阻燃基體有良好的相容性。 

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石墨烯基阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 石墨烯單獨(dú)作為環(huán)氧阻燃劑 


威海云山科技告知大家相比其他碳材料,石墨烯具有卓越的阻燃性能,這歸因于石墨烯優(yōu)異的穩(wěn)定性,石墨烯以及氧化石墨烯作為阻燃劑單獨(dú)用于環(huán)氧樹脂中,能夠改善基質(zhì)的阻燃性能、力學(xué)性能。早期,為了了解石墨烯氧化程度對環(huán)氧樹脂阻燃性能的影響,Lee,Yu Rok等人研究了不同氧化狀態(tài)下的氧化石墨作為環(huán)氧樹脂的阻燃劑,研究表明適當(dāng)?shù)难趸谑┑淖枞夹Ч^度氧化則會削弱阻燃性能,并且超聲分散利于石墨烯在基體中的分散,但是會削弱阻燃性能。 


使用超聲剝離法實(shí)現(xiàn)了少片層的石墨烯在環(huán)氧樹脂中的剝離分散,提高了其在環(huán)氧樹脂中的分散性,進(jìn)而提高了環(huán)氧樹脂的阻燃性和力學(xué)性能。錐形量熱儀測試表明,相比純環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂/氧化石墨烯納米復(fù)合材料的點(diǎn)火時(shí)間延長,熱釋放速率曲線變寬,熱釋放速率峰值也降低。


雖然石墨烯單獨(dú)作為阻燃劑,能夠有效降低火安全性能,但是存在一定的局限性,石墨烯價(jià)格較高,單層制備工藝不夠完善。