磷钨酸插层ZnAl层状双金属氢氧化物协同膨胀阻燃剂对环氧-聚酰胺树脂的阻燃作用

采用[PW12O40]^3-离子柱撑插层共沉淀法合成的ZnAl硝酸根(NO3-ZnAl)层状双金属氢氧化物(LDHs),制备了PW12O40-ZnAl LDHs,并利用XRD、FTIR、电感耦合等离子体(ICP)、SEM等进行组成和结构的表征。将NO3-ZnAl LDHs和PW12O40-ZnAl LDHs分别与含聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇的膨胀阻燃剂(IFRs)复合阻燃环氧-聚酰胺树脂(EP-PA),采用TGA、背温实验和锥形量热实验评价不同ZnAl LDHs与IFRs复合阻燃EP-PA的热及烟气的释放规律。TGA结果表明,PW12O40-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料的最大降解速率最小,残炭率最高,说明PW12O40-ZnAl LDHs提高了IFRs/(EP-PA)复合材料高温下的抗氧化能力。背温实验表明,相同热辐射强度下,PW12O40-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料的背温达到200℃和300℃用时最长,具有最低的背温升温速率,说明PW12O40-ZnAl LDHs使IFRs/(EP-PA)复合材料耐火能力明显增强。从锥形量热实验数据可知,PW12O40-ZnAl-IFRs使PW12O40-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料具有最低的热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、平均有效燃烧热(MEHC)和总热释放量(THR),其火势增长指数(FGI)仅为IFRs/(EPPA)复合材料的14.5%,烟释放总量(TSP)比NO3-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料减少了27.6%,比IFRs/(EPPA)复合材料减少了55.3%。说明PW12O40-ZnAl-IFRs比NO3-ZnAl-IFRs更能有效地减少EP-PA的热量释放,抑制烟气生成。