【摘 要】
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随着碳纤维/环氧树脂复合材料在轨道交通行业的广泛应用及其阻燃要求的提高,含磷环氧树脂（PEP）作为树脂基体的优势逐步凸显,但其生烟特性和抑烟研究已成为了关注的热点。针对添加型抑烟剂的抑烟效率不高和分散性不佳等问题,论文提出了抑烟剂物理改性与化学掺杂相结合的协同抑烟设计,基于八钼酸铵（AOM）负载中空玻璃微球（HGM）的包覆型抑烟剂（AOM@HGM）,制备了包覆型抑烟剂微球/含磷环氧树脂复合材料,评
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随着碳纤维/环氧树脂复合材料在轨道交通行业的广泛应用及其阻燃要求的提高,含磷环氧树脂（PEP）作为树脂基体的优势逐步凸显,但其生烟特性和抑烟研究已成为了关注的热点。针对添加型抑烟剂的抑烟效率不高和分散性不佳等问题,论文提出了抑烟剂物理改性与化学掺杂相结合的协同抑烟设计,基于八钼酸铵（AOM）负载中空玻璃微球（HGM）的包覆型抑烟剂（AOM@HGM）,制备了包覆型抑烟剂微球/含磷环氧树脂复合材料,评价了复合材料体系的阻燃抑烟效果,分析了凝聚相和气相抑烟机理,构建了抑烟机理模型。（1）通过氧化钼和钼酸铵的反应制备了具有良好粒径分布和晶型结构的AOM抑烟剂;通过对HGM的表面羟基化和偶联剂接枝处理提高了微球表面的粗糙度和化学活性,并利用原位合成法制备了表面负载了八钼酸铵的包覆型抑烟剂微球（AOM@HGM）抑烟剂,微球表面的八钼酸铵呈花瓣状紧密排列。（2）基于AOM@HGM抑烟剂制备了抑烟型含磷环氧树脂复合材料EP/AOM@HGM,并与 EP/HGM、EP/AOM、EP/AOM+HGM 抑烟型含磷环氧树脂复合材料对比,分析了复合材料的断面形貌、力学和阻燃性能,评价了复合材料的抑烟性能。相较于未改性的含磷环氧树脂（EPO）,四种抑烟剂改性的复合材料的抑烟性能均有较大提升,其中EP/AOM@HGM复合材料的Ds（4）和VOF（4）结果均低于其它复合材料,EP/AOM@HGM复合材料的烟雾生成率（SPR）和总烟雾生成（TSP）曲线与未改性的PEP相比显著降低。（3）分别对比了抑烟型含磷环氧树脂复合材料的热失重行为、残炭形貌、拉曼分析和元素分布,提出了四种抑烟型复合材料在凝聚相中的抑烟机理模型:相较于EPO、EP/HGM和EP/AOM复合材料,EP/AOM+HGM和EP/AOM@HGM复合材料中的AOM与HGM具有协同屏障效应,其残炭形貌完整性和石墨化程度都有明显提高;对比研究了 EP/AOM+HGM和EP/AOM@HGM复合材料气相分解产物,提出了其在气相中的抑烟机理模型:燃烧过程中EP/AOM@HGM复合材料热解产物中磷氧自由基的减少导致淬灭效应减弱,这有助于气相中热裂解产物的充分燃烧,提升了复合材料的抑烟性能。
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