【引言】

聚合物基材料在成本與功能方面可與金屬材料媲美，在制造時(shí)間的縮短、韌性、強(qiáng)度、重量輕和經(jīng)濟(jì)方面方面，甚至比金屬合金和陶瓷產(chǎn)品更具吸引力和優(yōu)勢(shì)。環(huán)氧樹脂及其固化劑已廣泛應(yīng)用于工業(yè)防護(hù)涂層和建筑結(jié)構(gòu)中。這種熱固性聚合物可以滿足特定物理和機(jī)械性能需求，具有很高的耐化學(xué)腐蝕性，具有良好的機(jī)械性能和熱性能，以及對(duì)各種基底的優(yōu)異附著力。在熱應(yīng)用中，環(huán)氧基材料受其有機(jī)性質(zhì)的限制，因此在環(huán)氧樹脂基體中尋找不同的添加劑增強(qiáng)體可獲得更廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，可膨脹石墨（EG）等無機(jī)膨脹劑對(duì)有機(jī)環(huán)氧樹脂具有良好的阻燃效果。

盡管許多環(huán)氧樹脂EG/C復(fù)合材料的研究使用錐形量熱儀和TGA作為測(cè)量方法，但是復(fù)合材料中EG的含量相對(duì)較高，使用數(shù)學(xué)模型來適當(dāng)?shù)孛枋鰺嶂?，作為改善樹脂基?fù)合材料性能研究的一部分，一種特殊的環(huán)氧樹脂聚合物Prime 20LV的熱反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)的ZD，該環(huán)氧樹脂聚合物具有相對(duì)較低的EG無機(jī)填料劑量（不同重量百分比）。Prime 20LV的選擇是基于其極低的混合粘度和較長(zhǎng)的工作時(shí)間，這使得EG等增強(qiáng)體能夠成功注入。采用錐形量熱儀和熱重分析儀對(duì)聚合物及其可膨脹石墨復(fù)合材料測(cè)量，并利用德國(guó)LINSEIS THB100瞬態(tài)熱橋?qū)岱治鰞x進(jìn)行了熱導(dǎo)率測(cè)量。

【成果介紹】

通過雙錐量熱計(jì)、熱重分析（TGA）和 LINSEIS THB100瞬態(tài)熱橋?qū)岱治鰞x，對(duì)添加不同重量百分比復(fù)合材料的可膨脹石墨（EG）無機(jī)填料的環(huán)氧聚合物（Prime?20LV）進(jìn)行了燃燒測(cè)量，其中包含了放熱率、臨界流量、點(diǎn)火時(shí)間、點(diǎn)火溫度、熱慣量、運(yùn)動(dòng)學(xué)活化能和預(yù)指數(shù)因子等性能參數(shù)。結(jié)果表明，增加可膨脹石墨在聚合物復(fù)合材料中的用量，可使復(fù)合材料的臨界流量、著火時(shí)間、著火溫度、熱慣量、平均導(dǎo)熱系數(shù)和活化能（純環(huán)氧樹脂到3wt.%EG環(huán)氧為159.1±2.3～145.9±3.1kJ/mol）降低。然而，氣化熱隨著EG含量的增加而增加。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1：環(huán)氧可膨脹石墨樣品的錐形量熱計(jì)測(cè)量前后

圖2：不同外熱流作用下純環(huán)氧樹脂的HRR曲線。

圖3：不同外熱流作用下含1wt.%EG環(huán)氧樹脂的HRR曲線。

圖4：不同外熱流作用下含3wt.%EG環(huán)氧樹脂的HRR曲線。

圖5：不同外熱流作用下含5wt.%EG環(huán)氧樹脂的HRR曲線。

圖6：樣品成分、點(diǎn)火時(shí)間和外部熱流的圖表

圖7：不同成分環(huán)氧EG在25kWm-2外熱流下的HRR曲線。

圖8：不同成分環(huán)氧EG在50kWm-2外熱流下的HRR曲線。

圖9：純環(huán)氧-0wt%EG復(fù)合材料的臨界熱流密度。

圖10：純環(huán)氧樣品的熱慣性。

圖11：復(fù)合樣品的氣化熱。純樣，含1，3和5-wt.%EG 的斜率值分別為0.315, 0.294, 0.195和0.080。

圖12：復(fù)合樣品的燃燒熱。純樣，含1，3和5wt.%EG 的斜率值分別為4.06、3.49、2.92和2.22。

表：環(huán)氧可膨脹石墨復(fù)合試樣的著火特性。

【結(jié)論】

對(duì)有機(jī)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中EG無機(jī)膨脹劑的分解過程進(jìn)行了熱測(cè)試。將復(fù)合材料樣品置于不同的熱通量（25、30、35和50-kWm^-2）下，發(fā)現(xiàn)對(duì)于特定EG含量的復(fù)合材料，點(diǎn)火時(shí)間和峰值熱釋放率均從Z低到Z高的外部熱通量減小。增加環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中可膨脹石墨EG的含量，在一定的外熱流密度下，可以降低環(huán)氧樹脂的著火時(shí)間、臨界熱流密度、著火溫度、熱慣量、煙度和峰值放熱率。發(fā)現(xiàn)隨著EG含量的增加，環(huán)氧EG的分解活化能降低。測(cè)得純環(huán)氧樹脂的活化能為159.1kJmol^-1，而含3wt.%EG環(huán)氧樹脂的活化能為145.9kJmol^-1。

（來源：林賽斯（上海）科學(xué)儀器有限公司）

石墨趕酸儀HD-GS04具有快速、高效、便捷等優(yōu)點(diǎn)，適用于食品、藥品、質(zhì)檢、環(huán)保、疾控、化工、高校等行業(yè)樣品的處理。可用于微波消解的預(yù)處理和趕酸處理，是原子吸收、原子熒光、ICP-AES等分析儀器的理想配套產(chǎn)品，更適合與微波消解儀配套使用。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

使用5寸彩色觸摸屏進(jìn)行儀器操作，配備安卓操作系統(tǒng)，方便快捷。

采用PID 控溫技術(shù)，控溫精度高，升溫速度快, 從室溫到260℃僅需25分鐘。

分段控溫設(shè)置，即可單段升溫，也可多段升溫，設(shè)置靈活，儀器將自動(dòng)按順序完成。更適于易產(chǎn)生泡沫的樣品。

采用優(yōu)質(zhì)石墨爐內(nèi)芯，平均溫差較小，樣品效果一致性好，熱傳導(dǎo)效率更高。石墨塊具有特氟龍涂層，耐腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。

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