高强度低收缩超支化DOPO基阻燃环氧树脂复合材料

摘要

针对环氧树脂在固化过程中存在的体积收缩大、内应力集中、韧性不足及阻燃性差等问题，设计合成了一种超支化聚氨酯分子（HID）。以1,1,1-三羟甲基丙烷为核单体，N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯为支化单体构建超支化骨架，并在其表面引入双键，与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）进行加成反应。通过核磁共振和红外光谱等手段明确其结构。结果显示，HID可有效提升环氧树脂复合材料的综合性能。在其质量分数为8%时，EP-HID复合材料的冲击韧性、拉伸强度和弯曲强度分别达58.41 kJ/m²、59.5 MPa和102.24 MPa,相较纯环氧提高62.3%、24.1%、74.9%;固化收缩率从5.04%显著降低至3.39%;极限氧指数由19.2%提升至28.1%。高支化结构赋予材料优异的应力缓解能力，磷杂菲基团通过气相自由基抑制机制增强阻燃性，整体实现增强、增韧与阻燃性能的协同优化，展现出构建多功能环氧树脂新体系的设计潜力。

关键词

环氧树脂 / 超支化分子 / 体积收缩 / 高强度 / 改性剂

基金资助

国家重点研发计划(2016YFA0201700/2016YFA0201702); 国家自然科学基金项目(51473035)