重庆交通大学李志副教授/马德里高等材料研究院王德义教授团队 CEJ: 生物基原子级催化赋予环氧树脂高效阻燃与多功能
2023-03-01 来源:高分子科技
环氧树脂广泛应用于航天航空和电子电路等领域,然其高可燃性却是其广泛应用的障碍。追求无传统阻燃元素(如卤素、磷、氮和硅)的环氧树脂阻燃体系是当前研究热点方向之一。鉴于环氧树脂坚硬的炭层特征,单独引入过渡金属催化剂很难赋予环氧树脂优异的垂直燃烧测试等级,如何朝着优化炭层的方向调控催化剂的定向成炭特性,实现环氧树脂的高效阻燃性仍然面临严峻挑战。
近期,重庆交通大学李志副教授联合马德里高等材料研究院王德义教授利用二茂铁优异的催化特性,发展了宏量制备二茂铁与生物基β-环糊精主客体阻燃剂(CD@Ferr)的简易方法 (图1(a))。二茂铁与β-环糊精内腔的弱相互作用抑制二茂铁的低温挥发(约80 oC)有效延迟二茂铁的挥发温度至 150oC 以上,低于环氧树脂的固化加工温度(图1(b, c))。添加2 wt%的CD@Ferr (铁载量低至0.008 wt%)到环氧树脂中通过 UL-94 V-0 级,氧指数达28.3%,烟总产量减少 20.3%(图1(d))。由于 β-CD 和环氧树脂的弱氢键相互作用,环氧树脂玻璃化转变温度增加 24 oC (图1(e)),拉伸强度和断裂伸长率分别同步提高了 30.4% 和 85.8%(图1(f, g))。
图1 (a) 二茂铁与生物基β-环糊精主客体阻燃剂(CD@Ferr)的宏量制备过程; (b) CD@Ferr热重温度曲线;(c) CD@Ferr 的TGA-MS中铁原子的释放过程;环氧树脂和复合材料的(d) UL-94等级和氧指数,(e) 动态力学,(f) 拉伸性能和 (g) 冲击性能
图 2二茂铁与β-环糊精主客体阻燃剂(CD@Ferr)的双相连续原子级催化机理
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723006988
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