環氧樹脂阻燃劑：應用挑戰與(yu) 解決(jue) 方案Fig. 1 環氧樹脂的應選擇不同的固化劑，環氧樹脂可以在室溫到230℃的範圍內(nei) 固化。環氧樹脂的結構不同得到的固化物性能迥異。例如，環氧官能團的數量決(jue) 定了其功能...
環氧樹脂阻燃劑：應用挑戰與(yu) 解決(jue) 方案
Fig. 1 環氧樹脂的應
選擇不同的固化劑，環氧樹脂可以在室溫到230℃的範圍內(nei) 固化。環氧樹脂的結構不同得到的固化物性能迥異。例如，環氧官能團的數量決(jue) 定了其功能性和交聯能力，羥基或其他極性基團決(jue) 定了其反應性，固化劑的選擇決(jue) 定了固化物的熱穩定性能等。
環氧樹脂的化學問題
1、環氧樹脂的類
（1）雙酚A基環氧樹脂
雙酚A環氧樹脂一般具有低粘度，室溫可以固化，具有良好的耐化性而得到廣泛的應用。四溴雙酚A型環氧樹脂具有阻燃性能並廣泛應用於(yu) PCB材料。氟化的環氧樹脂也具有阻燃性能，然而由於(yu) 其高成本、低Tg限製了其應用。
（2）酚醛環氧樹脂
酚醛環氧樹脂具有較好的阻燃性能，其熱穩定性和阻燃性依賴於(yu) 酚醛的量和固化劑的類型。選用室溫固化體(ti) 係時，其熱穩定性與(yu) 雙酚A型環氧樹脂類似。但是，采用酚醛含量高且高溫固化劑時，其熱降級穩定性和熱變形穩定得到提高。酚醛環氧樹脂主要應用於(yu) 耐熱結構層壓板、覆銅板、耐化性長纖纏繞管和高溫膠黏劑。
（3）脂肪型環氧樹脂
脂環型環氧樹脂具有良好的UV穩定性、熱穩定性和電性能。
（4）縮水甘油胺型環氧樹脂
具有高的反應性官能團，固化形成高交聯結構。因此，固化物具有耐高溫、高Tg、耐化學性、低燃燒性和良好的機械性能而廣泛應用於(yu) 航空行業(ye) 複合材料。由於(yu) 其室溫具有低粘性和高溫固化的特性而被用作半固化片。通常用熱塑性樹脂如聚醚碸、聚醚酰亞(ya) 胺、聚醚醚酮等增韌解決(jue) 其脆性問題。燃燒性較普通的樹脂要小。
（5）生物基環氧樹脂
從(cong) 可再生資源如碳水化合物、澱粉、蛋白質、脂和油製備的樹脂成為(wei) 新的趨勢。
2、環氧樹脂固化劑
環氧樹脂固化劑又稱為(wei) 硬化劑，對固化物的終性能起著非常重要的作用，其性能如硬度、耐化學性能、耐熱性、柔韌性和脆性都與(yu) 交聯密度相關(guan) 。固化劑要麽(me) 與(yu) 環氧基反應，要麽(me) 與(yu) 羥基反應。常用的固化劑有胺類、酸酐類、酚類、硫醇類等。其反應活性為(wei) ：酚<酸酐<芳香胺<脂環胺<脂肪胺<硫醇。
（1）胺類固化劑
低反應性得到長的工作時間，固化物的熱穩定性也會(hui) 增加。芳香胺形成更為(wei) 剛性的較量結構，其熱穩定性更高，燃燒性也低。脂肪胺一般作為(wei) 快速固化劑在室溫下使用。胺類對皮膚具有刺激性。
（2）酸酐
酸酐對皮膚的刺激性低於(yu) 胺類，其活性和放熱更低。包括鄰二甲酸酐、六氫鄰酸酐、氯菌酸酐以及馬來酸酐等。
測試程序與(yu) 評估標準：
（1）LOI標準
（2）UL-94標準
（3）錐形量熱計法
在實際研發過程中用到DTA、DSC、TGA等熱力學手段進行分析表征。
環氧樹脂固化物的熱穩定性和燃燒性：
環氧樹脂固化物的熱穩定性和燃燒性與(yu) 環氧單體(ti) 的結構、固化劑的種類與(yu) 交聯密度有關(guan) 。提高交聯密度有助於(yu) 提高耐熱性。
由於(yu) 催化性固化劑（如BF3）沒有形成熱固的結構，因此不會(hui) 影響樹脂的燃燒性能。反應性固化劑如大多數的胺、酸酐、酚類樹脂等插入熱固性交聯樹脂結構中，對燃燒性影響較大。用胺和酚醛樹脂固化的環氧樹脂比用酸或者酸酐固化的體(ti) 係產(chan) 生更多的碳，而具有更低的燃燒性。
環氧樹脂固化物的熱降級分為(wei) 兩(liang) 步：步脫氫形成芳環，第二步熱氧化完全降解。
環氧樹脂阻燃劑：
1、鹵素阻燃劑
雖然有環境因素限製使用，但是鹵素阻燃劑仍為(wei) 應用廣的阻燃劑。應用多且具有成本優(you) 勢的是TBBPA，主要應用於(yu) PCB。TBBPA作為(wei) 反應性阻燃劑，其羥基與(yu) 環氧氯丙烷反應形成縮水甘油醚型含鹵素環氧樹脂。
2、無機阻燃劑
（1）金屬氫氧化物如ATH、MDH
（2）磷基阻燃劑：紅磷、APP、MP、MPP
（3）有機磷阻燃劑
（4）矽基阻燃劑：二氧化矽
（5）納米粒子阻燃劑：LDH、MMT、CNT、石墨烯、POSS
阻燃劑的特殊應用：挑戰
1、複合材料：結構均勻性、不能影響基本性
2、電子電器：環保要求
3、油漆&塗料：厚度較薄
結論：
（1）討論了環氧樹脂與(yu) 固化劑的結構對阻燃的影響。
（2）綜述了不同阻燃劑及其阻燃效果
（3）提出了阻燃劑的環保要求及未來發展方向。
