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《天津科技大学》 2017年
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离子液体改性碳纳米管阻燃环氧树脂的研究

冀茹鑫  
【摘要】:环氧树脂因其优良性能被运用到众多领域,但固化后较脆且属于易燃材料,限制了应用范围,因此必须对其进行增韧和阻燃改性。本文采用磷酸酯类离子液体改性碳纳米管并将其添加到环氧树脂中用于复合物的制备。研究了离子液体以及改性碳纳米管对环氧树脂的阻燃性的影响,并探讨了碳纳米管对复合材料性能的影响。将1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯离子液体(EMIMDEP)和环氧树脂(EP)进行共混,4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂制备环氧复合材料。研究了EMIM DEP对EP固化性能、复合材料的热稳定性、力学性能和阻燃性的影响。结果表明:EMIM DEP降低了环氧体系的固化温度,促进交联反应使固化热升高。EMIMDEP能够同时提高EP的冲击性能和阻燃性,当EMIM DEP加入量为4%时,复合材料的冲击强度提高了 128%,氧指数达到29.8%。热重分析表明EMIMDEP有凝聚相阻燃的作用。将碳纳米管、离子液体和丙酮混合超声后并加入EP,在DDM固化剂作用下制备环氧树脂复合材料。采用Raman、FT-IR、TG对改性碳纳米管进行了表征。利用场发射扫描电子显微镜和动态流变仪来研究复合材料中碳纳米管的分散性和基体间的界面结合作用;探讨了 EMIMDEP和CNTs用量对复合材料的热稳定性、力学性能和阻燃性能的影响。通过SEM观察残炭的形貌并利用EDS分析其表面元素。测试了复合物燃烧时的热释放速率。结果表明:EMIMDEP可吸附在CNTs表面且CNTs表面无化学变化。EMIMDEP/CNTs在环氧树脂基体中均匀分布。EMIMDEP含量为7%时,随着CNTs含量的增加,拉伸强度和冲击强度先增大后减小。当CNTs含量为0.25%,EMIM DEP含量为8%时,极限氧指数最大为33。观察残炭的SEM图并对比LOI值表明,EMIMDEP含量越多,残炭表面结构越致密,LOI值越大。锥形量热测试表明,复合物的HRR减小,EMIM DEP/CNTs有利于提高EP的阻燃性。
【学位授予单位】:天津科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ323.5

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