西班牙IMDEA材料研究所：碳纳米管环氧树脂复合材料提高消防安全性

西班牙IMDEA材料研究所：碳纳米管环氧树脂复合材料提高消防安全性

防火门颜色,断桥防火窗,车库防火分区　　对原始的碳纳米管（CNT）进行处理，使其富含以碳为中心的自由基。通过透射电子显微镜（TEM），X射线光电子能谱（XPS），X射线衍射（XRD）和电子顺磁共振（EPR）表征了具有各种以碳为中心的自由基含量的CNT。碳纳米管用于增强环氧树脂，防火性（极限氧指数（LOI），垂直燃烧测试（UL-94）和锥形量热仪测试）和机械性能（拉伸性能，冲击强度和动态力学分析（测试了获得的复合材料的DMA））。结果发现，以碳为中心的富含自由基的碳纳米管显着提高了环氧基质的LOI值，并且比其他碳纳米管具有明显的优势。此外，以碳为中心的富含自由基的碳纳米管对机械性能的增强效果也最好。基于对比实验并尝试将复合材料的防火性能与CNT的自由基含量和边缘含量相关联，提高的防火安全性归因于大量悬空键对碳中心自由基的自由基清除作用碳纳米管。原位EPR实验揭示了复合材料热分解过程中自由基清除作用的演变。在初期，发现以碳为中心的富含自由基的碳纳米管可以抑制火势的发展。

　　防火门颜色,断桥防火窗,车库防火分区图2、CNT，oCNT和coCNT的EPR光谱（a）；碳纳米管（b）和碳纳米管（c）中残留催化剂的分布（催化剂颗粒用红色圆圈标记）；b（d）的放大图像。

　　图3.具有不同填充剂（a）和不同coCNT负载量（b）的样品的LOI值。

　　图4. 2coCNT /环氧树脂和2TcoCNT /环氧树脂复合材料的LOI性能（a）；填料的相对自由基含量与复合材料的LOI性能之间的关系（b）。

　　根据对比实验并尝试将复合材料的防火性能与填料的自由基含量和边缘含量相关联，coCNT /环氧树脂复合材料防火性能的提高归因于coCNTs上许多悬空键的清除自由基作用。原位EPR实验揭示了复合材料热分解过程中自由基清除作用的演变。发现在初始阶段，coCNTs有效地抑制了复合物中火的发展。本文为设计具有先进防火安全性能的高性能CNT /环氧复合材料提供一些思路。