隨著電子產品在我們日常生活中的普及，高性能環氧樹脂(EP)因其具有優異的阻燃性、抑煙性和機械強度，在應用中得到了極大的需求。在本研究中，通過基于配位鍵合和靜電相互作用的自組裝工藝，有機磷酸銅納米片均勻地生長在氧化石墨烯(GO)表面。所制備的納米雜化材料具有良好的阻燃效果和優異的力學性能。加入1wt %負載的功能化納米片，與1% EP- GO相比，EP納米復合材料的沖擊強度提高了147%。此外，納米片抑制了EP的煙和熱釋放，EP- EGOPC的極限氧值達到~29%。機理分析表明，與氧化石墨烯物理屏障相關的有機磷和含銅組分的存在促進了焦層的雜化芳構化，從而提高了環氧基體的防火安全性。本研究為在聚合物中設計具有良好界面相容性和高阻燃效率的功能納米片提供了一種新的界面方法。
圖1. EGOPC的XPS高分辨率光譜C
1s (a)、P
2p (b)和Cu
2p (c);GO和EGOPC的FTIR光譜(d)和XRD譜圖(e); C(g)、Cu(h)、O (i)、P (j)和N (k)的元素映射;GO(1)和EGOPC (m, n, o)的SEM顯微圖;EGOPC制備原理圖(p)。
圖2. EP及其納米復合材料的TGA (a)和DTG (b)曲線。
圖3. EP (a)、1% EP- GO (b)、1% EP- EGOPC (c)、3% EP- EGOPC (d)、5% EP- EGOPC (e)斷口形貌;EP及其納米復合材料的存儲模量和tan delta曲線(f);EP、1% EP-GO和含EGOPC的 EP的沖擊強度(g)、彎曲強度(h)和拉伸強度(i)。
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圖4. 環氧熱固性樹脂和EP-EGOPCs的HRR (a)、THR (b)、SPR (c)、TSP (d)和COP (e)曲線。
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圖5. EP-EGOPC殘焦的XPS測量光譜(a)及C (b)、O (c)和Cu (d)的高分辨率光譜; CC測試后EP (e)、1%6 EP-EGOPC (f)、3% EP- EGOPC (g)、5% EP- EGOPC (h)殘焦的拉曼曲線; CC測試后EP (i)， 1% EP- EGOPC (j)，3% EP- EGOPC (k)， 5% EP- EGOPC (l)殘焦的SEM圖像。
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圖6. EP和3% EP- EGOPC復合材料熱降解揮發物3D圖(a和b);EP和3% EP- EGOPC在選定溫度下釋放氣體的FT-IR光譜(c和f);選定揮發物在EP復合材料熱降解過程中的吸收強度隨時間的變化(d, e, g, h, i)。
相關研究成果由桂林理工大學材料科學與工程學院、有色金屬及材料加工新技術教育部重點實驗室、廣西光電材料與器件重點實驗室Chuanbai Yu和四川大學化學學院、環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室Hai-Bo Zhao等人于2023年發表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137047)上。原文：Growth of copper organophosphate nanosheets on graphene oxide to improve fire safety and mechanical strength of epoxy resins。
轉自《石墨烯研究》公眾號
