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慧正資訊：環氧樹脂（EP）是一種重要的熱固性材料，因其優異的耐化學腐蝕性和穩定性，良好的光學透過率和附著力被廣泛應用于膠粘劑、涂料和先進納米復合材料等領域。然而，EP具有高易燃性和低分解溫度等特性，使得其在燃燒過程中會產生大量的CO、CO2和有毒煙霧，嚴重限制了EP的應用領域。為了提高EP的阻燃性能，擴大其應用領域，向其添加高效的阻燃劑，已成為提高EP基體阻燃性能的重要方向之一。近年來，綠色環保的無鹵阻燃劑被證明可顯著提高聚合物基體的火安全性能，具有發煙量小、無有毒有害氣體產生等特點，越來越受到阻燃劑領域的關注。
但在提高火安全性能的同時，綠色無鹵阻燃劑的添加會嚴重降低EP的透明性，限制了EP在某些特殊領域的應用，例如太陽能路面、發光二極管、多用途涂料等。因此，在提高EP火安全性能的同時，仍可保持其透明性的綠色無鹵阻燃材料研究是本領域的難點和研究熱點。不同尺寸的納米材料被證明具有顯著提高聚合物阻燃性能的作用，堿式硼酸鎂（MBH）作為一種具有吸引力的新型無鹵阻燃劑，因其低成本、環境友好和優異的綜合性能，在阻燃領域具有應用和研究價值。
圖1 EP和EP/MBH復合材料的（a）照片和（b）光學透過率曲線
為了有效提高EP的熱穩定性和火安全性，保持高的光學透過率，青海鹽湖所劉志啟研究員團隊制備了MBH，并通過高溫固化法，將1 wt% ~ 10 wt% 的MBH添加至環氧樹脂制備了EP/MBH復合材料。結果表明，由于MBH與EP的折射率相近，MBH添加量10 wt%時復合材料在800 ~ 400 nm波長范圍內光學透過率依然大于70%。添加MBH使得EP/MBH復合材料的殘碳量提高，且達到難燃級別。相對于EP，EP/MBH材料的阻燃參數有明顯的下降，EP/5MBH復合材料最為突出，其熱釋放速率峰值（pHRR）、煙釋放速率峰值（pSPR）、CO釋放速率峰值（pCOP）、CO2釋放速率峰值（pCO2P）以及火 災蔓延指數（FIGRA）降低30% ~ 50%。阻燃劑機理研究表明，MBH阻燃EP為固相阻燃機理，MBH在阻燃過程中分解成為硼酸鎂，起到凝聚相阻燃的作用，阻止了熱量與可燃氣體的蔓延。詳情請見《鹽湖研究》2019年第4期——鹽湖化工專刊“研究亮點”：1-8頁。
圖2 EP和EP/MBH復合材料的燃燒參數：（a）HRR，（b）SPR，（c）COP，（d）CO2P
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