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科学技术创新2020.27
吉明磊
（道生天合材料科技（上海）股份有限公司，上海201413）
随着轨道交通行业的不断发展，轻量化成为主要发展方向，复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度大、减振性好等优点[1]，可以提高机车车辆轻量化水平，
因此在轨道车辆行业设计中被大量选用。同时轨道交通行业对复合材料的燃烧安全性具有一
定的要求，因此对复合材料中的树脂阻燃性也有了更高的要求。现在市面上的一些阻燃环氧树脂系统主要分为以下几类，分别是：第一类使用含卤环氧树脂或者添加含卤阻燃剂的环氧树脂 林州地震[2]
汉译英；第二类大量使用ATH 、微胶囊包覆红磷[3]等无机阻燃填料的
环氧树脂系统；第三类使用含P/N 环氧树脂或者添加无卤阻燃剂的环氧树脂[4]。
在环保要求越来越高的情况下，第一类阻燃环氧树脂已经逐渐面临淘汰。第二类阻燃环氧树脂，因为含有无机填料，粘度
高，不适应灌注工艺且力学性能差。第三类阻燃环氧树脂系统，面临着原料成本高昂，力学性能不足等问题。为了解决以上问题，对磷酸三乙酯、甲基膦酸二甲酯[5]进行了研究，并设计开发了一种低成本、阻燃好、工艺性好的阻燃环氧灌注系统。 1不同阻燃剂的阻燃性能研究
为了研究TEP 和DMMP 对树脂耐热性的影响，
同时考虑到阻燃剂参与到反应中的可能性，
以环氧基团与固化剂活泼氢等当量为基准，设计了不同配比的反应。根据固化物的TG 确定了树脂与固化剂的最终比例，并进一步测试了固化物的力学性能和阻燃性。
1.1实验材料与仪器
实验材料包括双酚A 型环氧树脂（NPEL 127E ），南亚环氧树脂公司；磷酸三乙酯（TEP ），张家港雅瑞化工有限公司；甲基磷酸二甲酯（DMMP ），青岛联美有限公司；异佛尔酮二胺(IPDA)，赢创特种化学(上海)有限公司。
实验仪器包括：电子天平，梅特勒-托利多(上海)有限公司；锥板粘度计，AMETEK Brookfield ；DSC ，TA 仪器公司；SPEEDMIX
，FlackTek,Inc ；烘箱，PPG 工业涂料有限公司；
简支梁冲击试验机，美特斯工业(中国)有限公司；垂直燃烧试验仪，江宁分析仪器厂；万能试验机，美特斯工业(中国)有限公司。
1.2阻燃环氧树脂的制备
分别称取一定量的环氧树脂127E 和阻燃剂于混料杯中，
使用SPEEDMIX 混合均匀后，得到无透明液体料。固化剂即为IPDA ，将A 组分与B 组分按不同的配比进行混合均匀后，
倒入不锈钢模具，放入程序烘箱，设定烘箱的升温程序为：50度2h 、150度3h ，制得阻燃环氧树脂浇注板。1.3性能测试
将制得的浇注板，按测试标准切割成样条，
并使用美特斯万能试验机，简支梁冲击试验机和CZF-2垂直燃烧仪，分别进行浇注体的力学性能和垂直燃烧性能测试。1.4结果与讨论
1.4.1阻燃剂对环氧树脂耐热性的影响
假定阻燃剂TEP 和DMMP 不参反应，由127E 的环氧当量EEW ，以及IPDA 的活泼氢等当量反应，得到一系列不同比例固
化物的玻璃化温度。
当A 组分环氧树脂中环氧基与B 组分胺的活泼氢等摩尔当
东菱克栓酶
临猗论坛量，即配比为100:21时，固化物的玻璃化温度为最大值108℃，说明TEP 不参与环氧树脂与胺的固化反应。
而对于DMMP 阻燃体系，当A 组分与B 组分的配比为100:25时，固化物的玻璃化温度达到最大值131。表明DMMP 阻燃剂参与到了环氧树脂与胺的固化反应中，且固化物的耐热性能明显高于TEP 体系。
1.4.2阻燃剂对环氧树脂力学性能的影响玉娇丽
根据玻璃化温度，确定各阻燃环氧树脂体系的A 、B 组分的
最佳配比。对制得的环氧树脂固化物测试力学性能，两种阻燃环氧树脂的力学性能结果都较优异。这是由于阻燃剂的存在适当降低了固化物中的环氧胺三维网络结构的密度，降低了固化收缩引起的内应力[6]。并且由对比可知，DMMP 阻燃环氧体系的
力学性能优于TEP 阻燃环氧体系。
1.4.3阻燃剂对环氧树脂阻燃性能的影响
对上述两种阻燃体系，
进一步考察了它们的UL94垂直燃烧性能。当阻燃剂在环氧树脂中的质量比例为12份，DMMP 阻燃
体系的燃烧时间（T1和T2）都小于TEP 阻燃体系，这是由于DMMP 中存在磷-碳键的缘故，其阻燃性优于TEP 。但两种阻燃体系的阻燃等级都只能达到UL94V-1级。通过适当增加了DMMP 的比例，可以实现UL94-V0级。2阻燃环氧树脂灌注系统的产品开发
根据前述的TEP 和DMMP 这两种阻燃剂的对比研究结果，
考虑到DMMP 对环氧树脂耐热性降低更小的影响，并且更优的固化物力学性能，因此使用了DMMP 来进行了阻燃环氧树脂灌注系统的开发设计。经过进一步的配方设计优化实验，最终确摘要：面对轨道交通行业对非金属材料部件日益高涨的轻量化和阻燃性需求，
研究了不同磷酸酯阻燃剂对环氧树脂胺类体系阻燃、耐热和机械性能的影响。发现同等添加量下，甲基磷酸二甲酯（DMMP ）在阻燃性能和力学性能上都优于磷酸三乙酯（TEP ）。在异佛尔酮二胺(IPDA)固化剂的作用下，
利用DMMP 阻燃剂开发了一种可用于灌注工艺，生产大型复合材料部件的阻燃环氧灌注树脂系统。所生产的阻燃环氧树脂性能优异、满足灌注工艺，同时制得的复合材料力学好，阻燃达到UL94V-0级。
关键词：环氧树脂；甲基磷酸二甲酯；
阻燃性；工艺性中图分类号:TQ323.5文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)27-0182-03
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