除了含鹵、磷、硼、氮、硅元素的環氧樹脂,一般的環氧樹脂瓴指數為19.8左右,按評價聚合物燃燒性的標準,氧指數(OI)侄21以下則為易燃材料,當然屬于較易燃之類。存在著燃燒著火的危險性,會對生命、財產、環境造成危害性,因此必須進行阻燃,以保證環氧膠黏劑使用的安全性。通過使用阻燃性環氧樹脂、阻燃固化劑、阻燃稀釋劑、阻燃增塑劑、阻燃劑等,使環氧膠黏劑獲得阻燃性。
1采用阻燃性環氧樹脂
阻燃性環氧樹脂有溴化雙酚A型環氧樹脂、溴化酚醛環氧樹脂、三聚氰酸環氧樹脂、海因環氧樹脂、含磷環氧樹脂、有機硼環氧樹脂等,可以單獨或與雙酚A型環氧樹脂混用配制阻燃型環氧膠黏劑。
2配合阻燃性固化劑
阻燃性固化劑有四溴鄰苯二甲酸酐、氯茵酸酐、四氯鄰苯二甲酸酐、F系列固化劑、多功能環氧樹脂固化劑SP樹脂、含氮酚醛樹脂(ATN)、含磷酚醛樹脂(DOPO—PN)、磷化多芳核二胺(PA—I和PA—II)、含磷多胺、羥基磷酸酯、二氯代順酐(DC—MA)、雙氰胺等。
3使用阻燃性增塑劑和稀釋劑
阻燃增塑劑有磷酸三甲酚酯、磷酸三丁酯、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三異丙基苯酯、氯化石蠟一52等。阻燃稀釋劑有二溴苯基縮水甘油醚、二溴甲苯基縮水甘油醚、二溴新戊二醇二縮水甘油醚等。
4并用部分難燃或不燃樹脂
酚醛樹脂、硼酚醛樹脂、氰酸酯樹脂、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚芳砜等難燃或不燃樹脂,加入環氧膠黏劑中使其阻燃性大為提高。例如用可燃性低的氰酸酯改性雙酚A型環氧樹脂,可提高阻燃性,在N2氣氛下,900℃殘炭率最高可達55.8%。FB耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂,氧指數48.5,不燃,基本無煙、無毒,分解溫度500℃以上,1000℃仍有50%的殘炭率。用于配制的環氧膠黏劑粘接的鋼試片,經800℃/lh煅燒也不脫落。
5加入阻燃劑
阻燃劑分為無機阻燃劑和有機阻燃劑;按是否參與化學反應又有添加型、反應型、膨脹型之分。添加適當的阻燃劑可以有效提高環氧膠黏劑的阻燃性。環氧膠黏劑可用的阻燃劑有氫氧化鋁、納米氫氧化鋁、氫氧化鎂、納米氫氧化鎂、納米水滑石、氫氧化鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須、鋁酸鈣、三氧化二銻、微膠囊化紅磷、膠體紅磷、硼酸鋅、聚磷酸銨、甲基膦酸二甲酯、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、六溴環十二烷、八溴醚、四溴雙酚A、四溴雙酚S、氯化石蠟一70、三聚氰胺、三聚氰胺和氰尿酸鹽(MCA)、亞乙基雙四溴鄰苯二甲酰亞胺等。
納米氫氧化鎂與環氧樹脂的組成物具有顯著的阻燃性,其原因是氫氧化鎂納米顆粒在燃燒過程中于表面上形成了致密的炭化層,阻斷燃燒分解產生的可燃性氣體的擴散,可以說炭化層起到了至關重要的作用。
三縮水甘油基苯基硅烷(TGPS)是一種性能優良的反應性阻燃劑,與環氧樹脂相容性好,E一51/TGPS/DDM體系分解的第2階段,發生亍餓炭反應,在N2中的成炭率為40%,增強了阻燃性,而無TGPS的成炭率僅22%。
幾種阻燃劑混合使用阻燃效果更好,如微膠囊化紅磷與氫氧化鋁、十溴二苯醚與三氧化二銻加入1 %~8%的氧化鎳、紅磷與氫氧化鋁加入1 %~10%氧化鋯等。