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《工程塑料应用》 2024年第01期
DOI:10.3969/j.issn.1001-3539.2024.01.008
MXene基阻燃环氧复合材料的制备及性能
于光1,徐长安2,高志强3
1.深圳职业技术大学,深圳 518055; 2.华南农业大学生物基材料与能源教育部重点实验室,广州 510642;  3.中山火炬职业技术学院,广东中山 528436 
Preparation and properties of MXene-based flame retardant epoxy composites
YU Guang1, XU Changan2, GAO Zhiqiang3
1.Shenzhen Polytechnic University,Shenzhen 518055,China; 2.Key Laboratory for Biobased Materials and Energy of Ministry of Education,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China; 3. Zhongshan Torch Polytechnic,Zhongshan 528436,China 
摘要:为提升环氧(EP)树脂的阻燃性,首先采用三聚氰胺-甲醛预聚体(MF)原位功能化 MXene 纳米片制备了纳米阻燃填料 (MF@MXene),随后将 MF@MXene 加入到 EP 树脂中,以 4,4'-二氨基二苯基甲烷为固化剂 ,进一步研制了MXene 基阻燃环氧复合材料 。 使用傅里叶变换红外光谱 、扫描电子显微镜和能谱分析等手段分别表征了 MXene 和MF@MXene 的化学结构、微观形貌和元素含量。采用拉伸试验机和锥形量热测试仪分别测试了复合材料的力学性能和阻燃性能。结果表明,MF@MXene 可以显著改善 MXene 在环氧树脂中的分散性并提升 EP 复合材料的力学性能和阻燃性能。 当 MF@MXene 的添加质量分数为2.0% 时 ,EP 复合材料的拉伸强度高达 82.5 MPa,相比纯 EP 提升了20.2%;其热释放率峰值 、总热释放量、烟雾释放率峰值和总烟雾释放量分别下降了 36.99%,10.31%,25.81%,3.97%,展现出优异的力学和阻燃性能。 
Abstract:To improve the flame retardancy of the epoxy (EP) resin, the flame retardant nano-fillers (MF@MXene) were prepared by functionalizing MXene nano-sheets in situ with melamine-formaldehyde prepolymer (MF), and then MF@MXene was added to EP to prepare MXene-based flame retardant EP composites with the 4, 4'-diamino diphenylmethane as a curing agent. The chemical structure, microstructure and element content of MXene and MF@MXene were characterized by Fourier transform infra‐ red spectroscopy, scanning electron microscope spectroscopy and energy dispersive spectroscopy respectively. The mechanical prop‐ erties and flame retardancy of the composites were tested by tensile testing machine and cone calorimeter respectively. The results show that MF@MXene could significantly improve the dispersion of MXene in epoxy and improve the mechanical properties and flame retardancy of epoxy composites. When the content of MF@MXene is 2.0wt%, the tensile strength of epoxy composite is 82.5 MPa, which is 20.2% higher than that of pure epoxy, its peak heat release rate, total heat release rate, peak smoke release rate and total smoke release rate is decreased by 36.99%, 10.31%, 25.81% and 3.97% respectively, showing excellent mechanical and flame retardant properties. 
关键词:环氧树脂;MXene;阻燃;复合材料;锥形量热 
Keywords:epoxy resin; MXene; flame retardancy; composite; cone calorimetry 
基金:广东省普通高校重点领域专项(2023ZDZX2091) 
本文引用格式:
于光,徐长安,高志强.MXene基阻燃环氧复合材料的制备及性能[J].工程塑料应用,2024,52(1):51-58.
YU Guang,XU Changan,GAO Zhiqiang. Preparation and properties of MXene-based flame retardant epoxy composites[J]. EngineeringPlastics Application,2024,52(1):51-58. 

原文:
 
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