摘要: 本文针对次磷酸铝（AHP）耐水性差的问题，对AHP进行表面疏水改性，设计制备了铝酸酯改性AHP（AlAHP）和稀土铝酸酯改性AHP（RaAHP）。研究了AlAHP和RaAHP的物化特征、疏水性、炭化性能、耐水性、热稳定性；制备了EP/AHP、EP/AlAHP、EP/RaAHP复合材料... 展开 本文针对次磷酸铝（AHP）耐水性差的问题，对AHP进行表面疏水改性，设计制备了铝酸酯改性AHP（AlAHP）和稀土铝酸酯改性AHP（RaAHP）。研究了AlAHP和RaAHP的物化特征、疏水性、炭化性能、耐水性、热稳定性；制备了EP/AHP、EP/AlAHP、EP/RaAHP复合材料，研究了AlAHP和RaAHP对环氧树脂复合材料界面特性、固化行为、点燃特性、阻燃性能、疏水性、耐水性、力学性能的影响规律与作用机制。具体的研究内容与结论如下： （1）采用干法机械研磨工艺对AHP阻燃剂进行细化处理，然后将细化的AHP用于环氧树脂的阻燃。细化的AHP具有均匀的粒径和优良的热稳定性，在600℃时残炭率为75.22%；细化后AHP能够提高EP/AHP的阻燃性能，总热释放量（THR）下降了23.3%，最大CO释放速率下降到0.021g/s，相比纯EP下降了36.4%；EP/AHP复合材料的表面形成了稳定并且连续的含磷炭层，可以作为物理保护屏障减缓燃烧过程中的传质和传热；另外，AHP在气相也起到了抑制效果。因此，EP/AHP复合材料能够在气相和凝聚相同时发挥阻燃作用。 （2）采用机械力表面复合法用铝酸酯偶联剂（ACA）表面改性AHP制备疏水的铝酸酯改性AHP（AlAHP）并将AlAHP用于阻燃环氧树脂复合材料。AlAHP具有优良的疏水性能、耐水性、热稳定性和炭化能力，AlAHP-8的水接触角为129.10°；600℃时AlAHP-2的残炭率为78.86%；AlAHP能改善EP/AlAHP复合材料中的分散性。EP/6AlAHP-8复合材料的THR从纯EP的163MJ/m2降低到99.11MJ/m2，降低幅度达到了39.20%；另外，AlAHP明显减弱了EP/AlAHP复合材料气相中挥发性组分的释放并且能改善EP/AlAHP复合材料的疏水性和耐水性。 （3）通过机械力表面复合法采用稀土铝酸酯偶联剂（REA）表面改性AHP快速制备了稀土基的AHP（RaAHP）并用于阻燃环氧树脂复合材料。RaAHP-4水接触角为94.58°。RaAHP能提高EP/RaAHP复合材料阻燃性、热稳定性和疏水性。与纯EP相比，EP/6RaAHP-4的峰值热释放（PHRR）和THR分别降低了50.44%和35.59%。与EP/6AHP相比，EP/6RaAHP-4最大CO释放速率降低62.64%；在Y2O3的催化作用下，RaAHP促使更多的P元素以P-O-C的形式存在于凝聚相中；RaAHP明显的提高了EP/RaAHP复合材料炭层的致密度、膨胀度和石墨化程度，这对燃烧过程中EP/RaAHP复合材料的传热和传质起到了很好的阻隔作用，提高了环氧树脂复合材料的火安全性能。另外，RaAHP能改善EP/RaAHP复合材料的疏水性、耐水性和力学性能。 收起