環(huán)氧樹(shù)脂是目前普遍應(yīng)用的先進(jìn)復(fù)合材料樹(shù)脂基體，固化后的環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、電絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕性能、耐熱及粘接性能，因此廣泛應(yīng)用于涂料、電子電氣、復(fù)合材料、土木建筑等多個(gè)領(lǐng)域。對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著極其重要的作用，是世界范圍內(nèi)的重要的精細(xì)高分子材料之一。

2.環(huán)氧樹(shù)脂體系阻燃劑的選用

環(huán)氧樹(shù)脂的阻燃方法可分為填料型和結(jié)構(gòu)型兩種。前者是指在環(huán)氧樹(shù)脂中加入各種不參與固化反應(yīng)的阻燃添加劑，而使之具有阻燃性能的方法;后者是指在環(huán)氧樹(shù)脂中引入阻燃結(jié)構(gòu)、達(dá)到阻燃目的的方法。

2.1鹵系阻燃劑

鹵系(溴系和氯系)阻燃劑是應(yīng)用十分普遍的一種阻燃劑，其添加量相對(duì)比較少，且阻燃效率較高，尤其是溴系阻燃劑[1]。主要有四溴雙酚A、十溴聯(lián)苯醚、四溴鄰苯二甲酚酐、二溴新戊二醇等。但溴系阻燃劑存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)是使被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性降低，燃燒時(shí)生成較多的對(duì)人體以及環(huán)境有害的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體。1986年據(jù)瑞士科學(xué)家報(bào)道，多溴二苯醚燃燒時(shí)，生成有毒致癌的多溴代二苯并二惡晚烷及二苯并呋喃，對(duì)人類和環(huán)境存在著嚴(yán)重的威脅。因此有關(guān)含鹵化物的阻燃劑帶來(lái)的環(huán)境安全問(wèn)題引起了人們廣泛的關(guān)注。目前，阻燃材料中越來(lái)越多的使用具有環(huán)境安全性和使用安全性的無(wú)毒、無(wú)公害的無(wú)機(jī)阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑。

2.2納米氫氧化鋁

氫氧化鋁是無(wú)機(jī)阻燃劑中最主要的一種，就消耗量而言，在所有阻燃劑中穩(wěn)居首位，由于氫氧化鋁低毒，目前全球的耗量占阻燃劑總耗量的45%，占無(wú)機(jī)阻燃劑耗量的70%。因其抑煙、低腐蝕，且價(jià)格低廉，預(yù)計(jì)在今后幾年間,其用量的年平均增長(zhǎng)速度將高于所有其他類阻燃劑[2]。目前所使用的氫氧化鋁阻燃劑的阻燃能力不強(qiáng)，其顆粒一般在微米級(jí)，需要高填充，才具有阻燃性，而且阻燃效率不高，還會(huì)影響材料的物理機(jī)械性能。為了提高阻燃劑在樹(shù)脂體系中的分散性，增加阻燃劑的阻燃效果，一般要求阻燃劑的顆粒越細(xì)越好[3]。使用納米級(jí)氫氧化鋁阻燃劑，由于增強(qiáng)界面的相互作用，可以更均勻的分散在基體樹(shù)脂中，從而能更有效的改善共混料的力學(xué)性能，其填充量將會(huì)大大減少，阻燃效率也會(huì)加倍提高。

氫氧化鋁的精細(xì)化以及ATH與阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)，使其由低效阻燃型向高效阻燃型轉(zhuǎn)化，由普通型產(chǎn)品向高功能性、高附加值系列產(chǎn)品方向發(fā)展，這大大提升了氫氧化鋁的品質(zhì)，拓展了ATH的應(yīng)用范圍。

2.3磷酸酯阻燃劑

有機(jī)磷系阻燃劑是最主要的有機(jī)阻燃劑之一，它也是開(kāi)發(fā)環(huán)保型阻燃劑的重點(diǎn)。有機(jī)磷系阻燃劑包括磷酸酯及其衍生物、亞磷酸酯、有機(jī)磷鹽、氧化膦含磷多元醇及磷-氮化合物等，作為阻燃劑，應(yīng)用最為廣泛的是磷酸酯和膦酸酯。

磷系阻燃劑有反應(yīng)型和添加型兩種，添加型的有低分子量化合物，如烷基磷酸酯，也有齊聚物，如多磷酸酯。目前主要是采用添加型磷系阻燃劑，但采用反應(yīng)型阻燃劑對(duì)高聚物進(jìn)行化學(xué)改性以賦予材料阻燃性也日益受到重視。磷化合物對(duì)高聚物的化學(xué)改性可采用兩種有效途徑：第一種是通過(guò)向高聚物中引入阻燃改性官能團(tuán)以改變母體高聚物的結(jié)構(gòu);第二種是利用反應(yīng)型阻燃劑與不飽和高聚物的反應(yīng)或者有阻燃單體參與的共聚技術(shù)。

含磷阻燃劑兼具阻燃和增塑的功能，用途廣泛。其中磷酸酯類阻燃劑具有很好的氣相與固相阻燃作用，其效果比含鹵阻燃劑高得多。燃燒時(shí)，磷化合物先生成磷酸的非燃性液態(tài)膜，接著在進(jìn)一步脫水生成偏磷酸，偏磷酸進(jìn)而聚合成聚偏磷酸。其中，磷酸生成的液態(tài)膜起覆蓋作用;聚偏磷酸是強(qiáng)酸和強(qiáng)脫水劑，可使高分子材料脫水而炭化，這種炭膜隔絕了空氣，從而使磷化物發(fā)揮了阻燃作用。

3.阻燃環(huán)氧樹(shù)脂的發(fā)展趨勢(shì)

研究并采用含磷、氮、硅等阻燃元素的環(huán)氧樹(shù)脂代替現(xiàn)在廣泛使用的四溴雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，是開(kāi)發(fā)非鹵素阻燃環(huán)氧樹(shù)脂的主要方法。

3.1含氮環(huán)氧樹(shù)脂的研究

含氮環(huán)氧樹(shù)脂包括縮水甘油胺環(huán)氧樹(shù)脂和聚異氰脲酸酯-惡唑烷酮樹(shù)脂等種類。縮水甘油胺環(huán)氧樹(shù)脂包括以三嗪為核骨架的三聚氰酸三縮水甘油胺、對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂和二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹(shù)脂。三聚氰酸三縮水甘油胺分子中含有3個(gè)環(huán)氧基，含氮量高達(dá)14%，因此具有自熄性。它還具有交聯(lián)密度大，耐溫性能高，耐電弧性好等特點(diǎn)。聚異氰脲酸酯-惡唑烷酮樹(shù)脂是一類結(jié)構(gòu)中含有大量五元、六元氮雜環(huán)的環(huán)氧樹(shù)脂，由于結(jié)構(gòu)中含有大量五、六元環(huán)，故此類材料具有優(yōu)異的阻燃性、耐熱性，耐介質(zhì)性和機(jī)械強(qiáng)度。

3.2含磷環(huán)氧樹(shù)脂的研究

在環(huán)氧樹(shù)脂中引入磷元素，可使其具有良好的耐熱性和阻燃性。利用菲型磷化合物上的活性氮與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基在三苯基磷催化下，在120~180℃下，通過(guò)攪拌進(jìn)行反應(yīng)，可以生成含磷的阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂。在這個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂組成物中，含磷量達(dá)到0.8~8%，就可具有優(yōu)異的阻燃性。材料受熱時(shí)生成磷的含氧酸，這類酸催化化合物脫水成炭，降低材料的質(zhì)量損失速度和可燃物的生成量，而磷則大部分殘留于炭層中。阻燃效能主要取決于生成的炭層[4]。

3.3含硅環(huán)氧樹(shù)脂的研究

凡帶有環(huán)氧基的有機(jī)硅高分子聚合物，都可作為有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂。有機(jī)硅分子量不同，固化樹(shù)脂中有機(jī)硅相得分散狀態(tài)就有很大變化，從而使其性能產(chǎn)生很大差異。

有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的既能降低環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)應(yīng)力，又能增加環(huán)氧樹(shù)脂韌性、耐高溫性等性能的有效途徑。目前有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂的方法有共混和共聚兩類，其關(guān)鍵所在是解決好相容性問(wèn)題。

4.結(jié)語(yǔ)

阻燃環(huán)氧樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)已趨于向無(wú)鹵化、新技術(shù)化、多功能化和系統(tǒng)化發(fā)展。目前在阻燃環(huán)氧樹(shù)脂的實(shí)際應(yīng)用中還需解決不少問(wèn)題，例如，有的阻燃環(huán)氧樹(shù)脂燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生濃煙，有的阻燃環(huán)氧樹(shù)脂雖具有優(yōu)良的抑煙功能，但物理力學(xué)性能下降太多，不能滿足工程使用要求等。因此應(yīng)進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)新型熱穩(wěn)定性高、高分子量和相容性好的無(wú)鹵結(jié)構(gòu)型阻燃固化劑，探索高阻燃元素含量環(huán)氧單體或固化劑等地生產(chǎn)成本制備工藝，從根本上解決因添加阻燃劑而對(duì)材料其他性能產(chǎn)生的負(fù)面影響。