流控技术的应用于环氧树脂阻燃性能的研究

环氧树脂（EP）是一种常用的热固性树脂，因其具有优异的力学性能、电绝缘性能、耐腐蚀性能和化学稳定性，而被广泛应用于电子电器、航空航天、基础设施等领域[1-3]。然而环氧树脂阻燃性能差，极限氧指数仅 20%左右，且无法通过垂直燃烧测试，在空气中极易燃烧，燃烧过程中释放热量大，且伴随大量烟雾和有毒气体释放，易造成火灾隐患，极大地限制了其在建筑、装饰和桥梁工程等领域的应用。因此，提高环氧树脂的阻燃性能具有重要意义。

早期环氧树脂的阻燃方法是使用含卤阻燃剂进行阻燃，但含卤阻燃剂对环境污染较大，且燃烧会生成大量烟雾和有毒气体，会对人类和其他生物的健康造成威胁，已被很多国家明令禁止使用。近年来，无卤阻燃剂成为研究热点，其中磷-氮系阻燃剂因其含磷量高、成炭性好、能够抑制燃烧热量和有毒气体的交换等优点，而备受人们瞩目。闫亚男[8]等将亚磷酸、乙腈和苯膦酰二氯（PPDC）复配合成了一种添加型阻燃剂——苯膦酰二氨基双乙基四膦酸（PAEPA），并制备了阻燃环氧树脂。试验结果发现，添加 2.6wt% PAEPA 的环氧树脂可通过 UL-94 V-0 级，LOI 值达到 29.8%，然而PAEPA 的加入降低了环氧树脂的力学性能。磷-氮系阻燃剂虽阻燃效率高，但与基体的相容性差、易团聚，限制了它的应用。

阻燃剂的微胶囊化为解决阻燃材料的相容性差、易团聚等问题提供了一种方法。微胶囊技术是指利用高分子材料将固体、液体或气体等包裹物包覆起来，形成直径为 1~1000 mm 颗粒的技术。

当阻燃剂微胶囊化后，外表包覆了一层高分子材料，使阻燃剂与周围环境有效隔离，可有效避免材料阻燃剂受外界敏感因素的影响，增加阻燃剂与材料的相容性，提高阻燃效率。何宏伟等以酚醛树脂为壳，聚磷酸铵为芯制备了阻燃微胶囊，并将其应用到环氧树脂中。结果表明：与纯环氧树脂和直接添加聚磷酸铵阻燃剂的环氧树脂相比，阻燃微胶囊改性环氧树脂的初始分解温度、800°C 下的残碳量显著提高，其 LOI 值、垂直燃烧等级均得到提高。常用的阻燃微胶囊制备方法有：原位聚合法、悬浮聚合法、界面聚合法和细乳液聚合法等，制备过程相对复杂，得到的阻燃微胶囊单分散性差，粒径分布广，球形度差，并且很难实现粒径均一及阻燃剂含量可控，从而达不到理想的阻燃要求。

微流控技术是一种基于微观尺度下，在几十至几百微米的通道内对流体进行操控的技术。通过微流控技术，在阻燃剂表面包覆与基体相容性较好的高分子材料，得到粒径均一的阻燃微胶囊，有望改善阻燃剂与基体相容性较差、易团聚等问题。同时，采用微流控技术制备的阻燃微胶囊外表面光洁、颗粒均匀，在基体中分散性较好，有望减弱阻燃剂对基体材料力学性能的影响。