三嗪基共价有机框架协同聚磷酸铵增强环氧树脂的阻燃性能

摘要

[目的]探究三嗪基共价有机框架（COF）与聚磷酸铵（APP）在环氧树脂（EP）复合材料中的协同阻燃作用．[方法]首先通过4-氨基苯甲腈、对苯二甲醛等原料在室温下合成一种亚胺键连接的富氮三嗪基COF，并通过傅里叶变换红外光谱、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、元素分析仪对产物的结构进行确认．随后利用锥形量热仪和垂直燃烧试验装置测试不同配比阻燃EP复合材料的燃烧特性，通过拉曼光谱分析残炭结构，同时评估复合材料的力学性能．[结果]7.5%（质量分数）APP与2.5%（质量分数）COF配比的EP/AC3复合材料的热释放速率峰值（PHRR）(684kW/m²)较纯EP（1 140kW/m²）降低40%，且较单一APP阻燃复合材料EP/10APP（927kW/m²）降低26%，并且CO₂生成速率峰值（0.23g/s）同纯EP（0.46g/s）和EP/10APP（0.34g/s）相比分别下降50%和32%,CO生成速率峰值（0.018g/s）同纯EP（0.036g/s）和EP/10APP（0.024g/s）相比分别下降50%和25%．燃烧增长速率指数（FIGRA）较EP/10APP下降39%，同时火灾性能指数（FPI）提升60%．在UL-94测试中达V-0级，突破了传统APP体系在低添加量情况下无法通过垂直燃烧评级的瓶颈．[结论]COF协同APP阻燃复合材料显示出优异的阻燃性能，为基于APP的高效无卤阻燃改性EP的开发提供了新策略，但该协同体系在有效抑制烟雾生成和保持材料力学性能方面仍面临挑战，有待进一步优化．

关键词

共价有机框架 / 聚磷酸铵 / 环氧树脂 / 协同阻燃 / 阻燃改性

基金资助

国家自然科学基金（22478073）; 泉州市科技计划项目（2022C008R）