玻纤增强阻燃环氧树脂复合材料的研制.pdf

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1、ThePreparationofGlassFiberReinforcedFlameRetardedEpoxyCompositesⅥ後NGMeiAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlnAppliedChemistrylnCentralSouthUniversityofForestryandTechnology498ShaoshanSouthRoad，TianxinDistrictChangsh

2、aHunan410004，P．R．CHINASupervisorProfessorHUYunchuandProfessorZHAOYingMay,2011中南林业科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

3、作者签名：a．彻≯，／年多月／乙／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密虬／(请您在以上相应方框打“√”)作者签名：o杨导师签名：嘲毛缮，，＼I＼I。、＼≯，／年多月／2／日劢∥年6月p日译A．枣o％吨轧，井v

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6、)研究了产品的燃烧性能和阻燃机理。采用极限氧指数法，研究了聚磷酸铵、硼酸和氢氧化铝对环氧树脂燃烧性能的影响规律，并通过热重分析研究其热解过程。结果表明，聚磷酸铵对环氧树脂表现出良好的阻燃效果，LOI随着添加量的增加呈上升趋势，添加量为20％时LOI达到28．1，达到难燃材料性能指标要求。聚磷酸铵与硼酸有一定的协同阻燃作用，添加量为20％时LOI达到29．8。阻燃剂的引入改变了环氧树脂热解过程，硼酸使环氧树脂的热解温度由350℃提高到407"C，使残炭率由28．2％提高到75．1％，聚磷酸铵使环氧树脂分解温度降低到336℃，残炭

7、率提高到67．3％。采用拉伸强度和层间剪切强度为指标，分析了固化剂等各因素对玻纤增强阻燃环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明：固化剂用量过多或固化温度过高导致固化过度，发生烧焦现象，固化剂用量过少则导致固化不完全，力学性能都会下降。聚磷酸铵具有促进固化反应的作用，对力学性能影响较小。硼酸添加30％使拉伸强度和剪切强度分别下降了48．1％和54．9％。纤维含量和成型压强对材料力学性能具有决定性作用，添加合适的偶联剂可以改善阻燃剂带来的力学性能下降。工艺优化实验表明，在聚磷酸铵添加量20％，固化温度选为140℃，每100份环氧

8、树脂采用双氰胺8．09，成型压强为0．6MPa，纤维含量为60％，钛酸酯偶联剂用量为3％时，玻纤增强环氧树脂复合材料的拉伸强度达到348．2MPa，层间剪切强度达到27．7MPa。CONE实验发现：辐射强度与点燃时间的均方根倒数呈线性关系，y=338．14x+2．1638。当辐射强度超过50kW／m2后，CONE实验区分能力下降，因此在研究燃烧性能时辐射强度不宜超过50kW／m'。聚磷酸铵阻燃处理环氧树脂复合材料的累积热释放量为27．3MJ／re'，烟释放量为2243m'／m'，比未阻燃样品分别下降了37％和49％，阻燃抑烟效

9、果显著。聚磷酸铵在受热过程中分解生成磷酸、聚偏磷酸和氨气等，磷酸、聚偏磷酸催化环氧树脂脱水成炭，同时具有表面覆盖作用，氨气冲淡可燃气体，从而减少热量、可燃气体以及烟尘的释放。研究结果表明，玻纤增强的阻燃环氧树脂复合材料，具有生产工艺简便、成本低廉、低毒环保等特点，力学性能和阻