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202505009.pdf
文章编号： 1672-6987（2025）05-0064-09 DOI： 10.16351/j.1672-6987.2025.05.009
崔佳慧， 尘文骄， 焦传梅， 陈希磊*（青岛科技大学 环境与安全工程学院， 山东 青岛 266042）
摘要： 通过溶剂诱导自组装法制备的中空酚醛微球（HPRS）与镍盐前驱体经均质混合后，在氮气氛围下经梯度煅烧处理，成功合成镍/氧化镍修饰空心碳球（HCS@Ni）。将该纳米增效剂引入环氧树脂（EP）基体后，采用锥形量热法（CCT）与热重微分（TG-DTG）系统评估复合材料的火灾安全特性与热降解行为。实验数据表明：相较于空白对照组，负载质量分数1.0% HCS@Ni的EP改性材料热释放峰值（pHRR）和总放热（THR）值分别降低了65.9%和26.4%，且高温区（700 ℃）残炭量提升至25.6%，证明该改性策略能协同增强凝聚相炭层屏蔽效应与气相自由基淬灭机制。此外，HCS@Ni大幅降低了EP复合材料的燃烧毒性，最大CO释放速率从纯EP的0.39 g · s-1降到了EP/（HCS@Ni）1.00的0.07 g · s-1。并且由燃烧参数计算得出的FPI和FGI表明，HCS@Ni能显著降低EP的火灾危险性。
关键词： 环氧树脂； 中空碳球； 镍； 阻燃； 抑烟
中图分类号： TQ 328 文献标志码： A
引用格式： 崔佳慧， 尘文骄， 焦传梅， 等. Ni/NiO改性空心碳球的合成及其在环氧树脂中的阻燃应用［J］. 青岛科技大学学报（自然科学版）， 2025， 46（5）： 64-72.
CUI Jiahui， CHEN Wenjiao， JIAO Chuanmei， et al. Synthesis of Ni/NiO modified hollow carbon spheres and its flame retardant application in epoxy resin［J］. Journal of Qingdao University of Science and Technology（Natural Science Edition）， 2025， 46（5）： 64-72.
Synthesis of Ni/NiO Modified Hollow Carbon Spheres and Its Flame Retardant Application in Epoxy Resin
CUI Jiahui， CHEN Wenjiao， JIAO Chuanmei， CHEN Xilei（College of Environment and Safety Engineering， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266042， China）
Abstract： Hollow phenolic resin spheres （HPRS） prepared by solvent-induced self-assembly method were homogeneously mixed with a nickel salt precursor and then subjected to gradient calcination treatment under a nitrogen atmosphere. As a result， nickel/nickel oxide-modified hollow carbon spheres （HCS@Ni） were successfully synthesized. After introducing this nano-enhancer into the epoxy resin （EP） matrix， the cone calorimetry test （CCT） and thermogravimetry-derivative thermogravimetry （TG-DTG） were used to systematically evaluate the fire safety characteristics and thermal degradation behavior of the composites. The experimental data showed that， compared with the blank control group， the peak heat release rate （pHRR） and total heat release （THR） of the EP modified material loaded with 1.0% HCS@Ni were reduced by 65.9% and 26.4% respectively， and the char residue at the high-temperature region （700 ℃） increased to 25.6%， which proves that this modification strategy can synergistically enhance the shielding effect of the condensed phase char layer and the quenching mechanism of gas phase free radicals. In addition， HCS@Ni significantly reduced the combustion toxicity of the EP composites. The maximum CO release rate decreased from 0.39 g · s-1 of pure EP to 0.07 g · s-1 of EP/（HCS@Ni）1.00. Moreover， the fire performance index （FPI） and fire growth index （FGI） calculated from the combustion parameters indicated that HCS@Ni could significantly reduce the fire hazard of EP.
Key words： epoxy resin； hollow carbon spheres； nickel； flame retardant； smoke suppression
收稿日期： 2024-11-18
基金项目： 山东省自然科学基金项目（ZR2021MB083）.
作者简介： 崔佳慧（1998—），女，硕士研究生. * 通信联系人.
