【摘 要】
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本文基于金属有机框架材料（MOFs）和短碳纤维（SCFs）的特性,设计并制备三种不同的MOFs/碳纤维阻燃复合体系,并将其与聚磷酸铵（APP）进行复配应用于环氧树脂（EP）的阻燃改性,测定了EP复合材料的力学性能、热机械性能、热稳定性能、阻燃性能、抑烟性能,分析了阻燃机理。首先,将沸石类咪唑框架材料ZIF-8负载至SCFs的表面得到ZIF-8@SCFs,并将其与APP进行复配加入到EP基体中制得Z
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本文基于金属有机框架材料（MOFs）和短碳纤维（SCFs）的特性,设计并制备三种不同的MOFs/碳纤维阻燃复合体系,并将其与聚磷酸铵（APP）进行复配应用于环氧树脂（EP）的阻燃改性,测定了EP复合材料的力学性能、热机械性能、热稳定性能、阻燃性能、抑烟性能,分析了阻燃机理。首先,将沸石类咪唑框架材料ZIF-8负载至SCFs的表面得到ZIF-8@SCFs,并将其与APP进行复配加入到EP基体中制得ZIF-8@SCFs/APP/EP复合材料。研究所制的EP复合材料力学、热机械、热稳定、阻燃及抑烟性能。实验结果表明,添加ZIF-8@SCFs能够改善APP在基体中的分散,进而改善其力学性能和热机械性能。添加1wt%ZIF-8@SCFs时（APP和ZIF-8@SCFs的质量比为4:1）,EP复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提升至58.0 MPa、91.5 MPa,并且储能模量G’（40 ℃）和玻璃化转变温度Tg分别增加至1560 MPa和142 ℃。同时,EP复合材料的氧指数达到28.1%,UL-94测试达到V-1级。将铁基莱瓦希尔框架材料（Fe）MIL-101通过溶剂热法引入到SCFs表面,制得（Fe）MIL-101@SCFs。将（Fe）MIL-101@SCFs/APP阻燃体系与EP共混、固化得（Fe）MIL-101@SCFs/APP/EP复合材料。（Fe）MIL-101@SCFs在提升EP复合材料阻燃性能的同时,还能显著增强EP复合材料的力学性能。当（Fe）MIL-101@SCFs的添加量为1wt%时（APP和（Fe）MIL-101@SCFs的质量比为4:1）,EP复合材料的拉伸强度、弯曲强度、G’（40 ℃）和Tg分别提高至53.1 MPa、116.5 MPa、1814 MPa和152 ℃,LOI值达到27.6%,UL-94达到V-1级。将双金属沸石类咪唑框架材料CoZn-ZIF均匀地生长在SCFs表面,制得CoZn-ZIF@SCFs。将CoZn-ZIF@SCFs和APP进行复配,通过手工浇注的方法制得CoZn-ZIF@SCFs/APP/EP阻燃复合材料。CoZn-ZIF与APP具有协同阻燃的效果,同时还能作为增容剂来改善材料的力学性能和热机械性能。当CoZn-ZIF@SCFs的添加量为1 wt%时（APP和CoZn-ZIF@SCFs的质量比为4:1）,EP复合材料拉伸强度为51.48 MPa,弯曲强度为117.2 MPa,G’（40 ℃）和Tg也分别提升至1962 MPa和154 ℃。EP复合材料的LOI值达到28.9%,UL-94为V-0级,同时烟雾总释放量（TSP）下降至41.7 m~2。
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