Preparation of iron-reduced graphene oxide/ epoxy resin composite and its flame retardancy and thermal stability

Abstract

Con el fin de reducir la inflamabilidad, la liberación de humo y mejorar la estabilidad térmica de la resina epoxi (EP), se mezcla polvo de hierro con el compuesto de óxido de grafeno/resina epoxi (GO/EP) mediante una mezcla mecánica. El rendimiento de la combustión del material compuesto se investiga mediante el índice de oxígeno limitante (LOI), la prueba Underwriters Laboratory (UL)-94 y la prueba del calorímetro de cono (CCT). También se utilizan la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (TG-FTIR) y el microscopio electrónico de barrido (SEM) para explorar el mecanismo de la retardación de la llama y la supresión del humo. Los resultados muestran que, con la adición de una fracción de masa del 0,5% del GO de la correspondiente combinación de polvo de hierro (muestra EP3), el valor del LOI puede alcanzar una reducción del 32,5% consiguiendo alcanzar la clasificación UL-94 V0. En comparación con la muestra EP0, los picos de la tasa de liberación de calor, la tasa de producción de humo y los valores del factor de humo de EP3 disminuyen en un 42%, 60% y 50%, respectivamente. Los datos de residuo carbonoso y análisis termogravimétrico TG-FTIR del EP3 revelan que tiene una estructura más compacta, una buena estabilidad térmica y produce menos gases tóxicos y humo. La reducción del GO podría inhibir la degradación de la EP, y el hierro cataliza la formación de residuo carbonoso en la superficie. De este modo, la estabilidad térmica y la retardación de la llama de la EP mejoran significativamente. Este estudio proporciona una forma adecuada de preparar compuestos de grafeno/EP que contienen catalizador de hierro y puede extenderse a la fabricación industrial de compuestos poliméricos retardantes de llama.