阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20240828.003

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (8): 17-23.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240828.003

阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

凌徐杰, 陈殷红, 陆亦洲, 方园^*

南京工业大学土木工程学院,南京 211816

收稿日期:2023-07-05 出版日期:2024-08-28 发布日期:2024-09-25
通讯作者: 方园(1983—),女,博士,副研究员,主要从事复合材料结构方面的研究,yuanfang@njtech.edu.cn。
作者简介:凌徐杰(1999—),男,硕士研究生,主要从事复合材料结构方面的研究。
基金资助:
江苏省自然科学基金(BK20201361)

Study on flame retardant properties and impact properties of flame retardant microcapsule modified glass fiber reinforced polymer composites

LING Xujie, CHEN Yinhong, LU Yizhou, FANG Yuan^*

College of Civil Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China

Received:2023-07-05 Online:2024-08-28 Published:2024-09-25

摘要/Abstract

摘要： 为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

关键词: 微流控技术, 阻燃微胶囊, 玻璃纤维增强聚合物基复合材料, 阻燃性能, 抗冲击性能

Abstract: In order to improve the flame retardancy properties of glass fiber reinforced polymer composites (GFRP), FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules prepared by microfluidic technology were used to modify epoxy resin based GFRP. The effects of FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules on the flame retardant properties, combustion performance and impact properties of GFRP were investigated by vertical combustion test, cone calorimetry test, and drop hammer test. The test results indicate that FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules can significantly improve the flame retardancy properties of GFRP. Compared with FR-PN flame retardant, GFRP composites with FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules show better combustion behavior, and the flame retardant effect is the best when the addition amount of FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules is 10wt%. On the other hand, the addition of FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules can effectively reduce the negative effect of flame retardants on the impact resistance of GFRP. In addition, GFRP composites with 10wt% FR-PN@ETPTA flame retardant microcapsules have the best impact resistance.

Key words: microfluidic technology, flame-retardant microcapsule, glass fiber reinforced polymer composites, flame retardant properties, impact resistance

中图分类号:

TB332

凌徐杰, 陈殷红, 陆亦洲, 方园. 阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(8): 17-23.

LING Xujie, CHEN Yinhong, LU Yizhou, FANG Yuan. Study on flame retardant properties and impact properties of flame retardant microcapsule modified glass fiber reinforced polymer composites[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(8): 17-23.

参考文献

[1] YE Y Y, SMITH S T, ZENG J J, et al. Novel ultra-high-performance concrete composite plates reinforced with FRP grid: Development and mechanical behavior[J]. Composite Structures, 2021, 269: 114033.
[2] 秦卫红, 冯鹏, 施凯捷, 等. 玻璃纤维加固梁柱结构抗连续倒塌性能数值分析[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2014, 42(11): 1647-1653.
[3] 张辰, 饶云飞, 李倩倩, 等. 碳纤维-玻璃纤维混杂增强环氧树脂复合材料低速冲击性能及其模拟[J]. 复合材料学报, 2021, 38(1): 165-176.
[4] 李风, 王亭沂, 张瑾, 等. 环氧乙烯基酯树脂及其复合材料高温高压矿化水条件下老化性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022(8): 82-88.
[5] 牛忠旺, 曹丽丽, 李其朋. 玻璃纤维增强复合材料的应用及研究现状[J]. 塑料工业, 2021, 49(S1): 9-17.
[6] 张强先, 赵华伟, 方园, 等. 悬索桥主缆钢丝腐蚀与防护的应用进展[J]. 南京工业大学学报: 自然科学版, 2020, 42(3): 278-283.
[7] 周菊萍, 李鹏, 王一超. 单向混杂碳纤维增强复合材料在三点弯曲载荷下的力学性能[J]. 复合材料科学与工程, 2023(3): 112-119.
[8] 高铭, 赵鹏飞, 方园, 等. 湿热环境下纤维增强树脂-泡桐木夹芯结构Ⅰ型剥离理论分析[J]. 南京工业大学学报: 自然科学版, 2022, 44(1): 100-106.
[9] 刘吉凯, 潘利剑. 芳纶/阻燃环氧树脂复合材料的性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021(2): 72-76.
[10] 马佳赫, 王共冬, 要淞洋, 等. 低温循环下碳纳米管薄膜增强GFRP弯曲性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022(10): 44-49.
[11] 尹世平, 华云涛, 徐世烺. FRP配筋混凝土结构研究进展及其应用[J]. 建筑结构学报, 2021, 42(1): 134-150.
[12] 陈旭元, 李平. 高温下GFRP筋和混凝土黏结性能试验研究[J]. 混凝土, 2021(1): 43-46.
[13] LIU L S, MANDELIS A, MELNIKOV A, et al. Comparative analysis of single-and multiple-frequency thermal wave radar imaging inspection of glass fiber reinforced polymer(GFRP)[J]. International Journal of Extreme Manufacturing, 2022, 4(2): 173-184.
[14] 杜吉玉, 杜宁, 吴宁晶. 磷系阻燃剂的微胶囊化及其在聚合物中的应用研究进展[J]. 高分子材料科学与工程, 2017, 33(1): 173-178.
[15] 王淑霞, 陈锋, 姚利超, 等. 含磷阻燃剂对环氧树脂阻燃及热性能影响机理研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022(11): 107-113.
[16] BARCHTIAR E V, KURKOWIAK K, YAN L, et al. Thermal stability, fire performance, and mechanical properties of natural fiber fabric-reinforced polymer composites with different fire retardants[J]. Polymers, 2019, 11(4): 699.
[17] TANG Q B, WANG B B, SHI Y Q, et al. Microencapsulated ammonium polyphosphate with glycidyl methacrylate shell: Application to flame retardant epoxy resin[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2013, 52(16): 5640-5647.
[18] 陆亦洲, 耿海春, 沈金荣, 等. 基于微流控技术的阻燃微胶囊的制备及其改性环氧树脂的性能与阻燃机制[J]. 复合材料学报, 2023, 40(4): 2119-2130.
[19] 王云. 光引发剂及其在紫外光固化粘合剂中的应用研究进展[J]. 中国胶粘剂, 2007, 16(1): 48-52.
[20] 张冰洁, 彭宇, 方园, 等. 湿热环境下纤维增强树脂-泡沫夹层结构Ⅱ型断裂理论分析[J]. 南京工业大学学报(自然科学版), 2020, 42(2): 223-230.
[21] 塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法: GB/T 2408—2008[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[22] 建筑材料热释放速率试验方法: GB/T 16172—2007[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.
[23] Standard test method for measuring the damage resistance of a fiber-reinforced polymer matrix composite to a drop-weight impact event: ASTM D7136/D7136M-05[S]. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2015.
[24] 李碧英, 仇兵, 陈和江, 等. DMMP与EG在RPUF中的阻燃协效研究[J]. 聚氨酯工业, 2011, 26(2): 44-46.
[25] 戚裕, 曹旗, 李佳惠, 等. 含哒嗪酮结构生物基环氧树脂本征阻燃机制研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(1): 1-7.
[26] XU Y J, SHI X H, LU J H, et al. Novel phosphorus-containing imidazolium as hardener for epoxy resin aiming at controllable latent curing behavior and flame retardancy[J]. Composites Part B: Engineering, 2019, 184: 107673.
[27] LUO Q, SUN Y, YU B, et al. Synthesis of a novel reactive type flame retardant composed of phenophosphazine ring and maleimide for epoxy resin[J]. Polymer Degradation and Stability, 2019, 165(7): 137-144.
[28] 卢林刚, 程哲, 丘新铭, 等. 星型绿色磷腈阻燃剂的制备及阻燃环氧树脂性能[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(12): 2789-2796.
[29] 李博睿, 肖淑娟, 吴双邯, 等. 聚磷酸铵与次磷酸铝的共微胶囊制备及其在阻燃聚丙烯中的应用[J]. 中国塑料, 2020, 34(11): 1-5.

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[1]	郭毅川, 姜育阳, 沈春晖, 高山俊, 卢豪, 姜颖. 功能化PVC/PET柔性复合材料的性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(7): 31-38.
[2]	杨思鑫, 曹忠亮, 顾付伟. 双三角点阵夹芯结构低速冲击下的动态响应与失效机制[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 25-34.
[3]	王得盼, 梁森, 周越松, 刘龙. 短切碳纤维增强氧化铝复相陶瓷力学性能及抗冲击性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(6): 12-16.
[4]	郭健, 梁森, 黄浩杰. 阻尼复合多层软体防弹靶板抗冲击性能及优化[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(12): 72-79.
[5]	葛超坤, 铁瑛, 张臻臻, 杨威亚. 自修复EMAA纤维束缝合复合材料抗冲击层间性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(10): 23-31.
[6]	刘燕峰, 刘青曼, 陈旭. 阻燃植物纤维蜂窝芯制备及性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 76-80.
[7]	崔为运, 陈广思, 熊信发, 彭锦峰, 蔡登安, 周光明. 起圈织物泡沫夹芯复合材料低速冲击性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(8): 50-59.
[8]	石南南, 亢志宽, 王利辉, 王小娟, 赵卓. 复合材料层合结构抗冲击性能研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(2): 115-122.
[9]	徐学宏, 郑义珠, 陈晨, 陈吉平. 缝合泡沫夹层复合材料力学性能研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(9): 118-122.
[10]	李道成,王钧,霍思奇,张斌. 纳米Al₂O₃对含磷环氧树脂体系的性能影响[J]. 玻璃钢/复合材料, 2017, 0(10): 41-45.
[11]	史汉桥, 丁常方, 孙宝岗, 程雷. SW280玻璃布/苯并噁嗪热熔法预浸料的性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2015, 0(2): 51-55.
[12]	高卫卫, 曹海建, 钱坤. 玻纤增强酚醛泡沫的制备及性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2013, 0(9): 17-20.
[13]	高卫卫, 曹海建, 钱坤, 承永刚. 聚酯纤维的阻燃及力学性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2013, 0(2): 65-68.