剥离型二硫化钼和层状双氢氧化物自组装后可用于环氧树脂阻燃

图1.通过自组装方法制备MoS2-LDH纳米杂化物的图示图2. EP和EP复合材料的TGA测试谱图图3. EP和EP复合材料的热释放热率曲线图4. EP和EP复合材料的总热释放量曲线图5. 由LDH / MoS2添加制备EP复合材料可能存在的阻燃机理示意图

环氧树脂（EP）是一种常用的热固性聚合物，广泛应用于电绝缘和复合材料等领域。但是，EP是高度易燃的，且在燃烧过程中产生大量的毒性烟雾。因此，研究其耐火阻燃性能很有必要。

针对传统阻燃剂存在的不足，中国地质大学（武汉）周克清副教授采用剥离型二硫化钼（MoS2）纳米片和层状双氢氧化物（LDH）的自组装的方式制备LDH/MoS2杂化材料，有效提升阻燃剂与基体相容性，改善EP材料的耐火性能。

二硫化钼（MoS2）为层状稳定过渡金属二硫属元素化物之一，层之间通过范德华相互作用弱连接，可进行层间剥离；但存在阻燃效果不明显、与基体相容性差、易聚集等缺陷；层状双氢氧化物（LDH）等常用于提升聚合物的阻燃与力学性能；研究者在剥落的MoS2纳米片的表面上沉积LDH，有效减缓了纳米片在聚合物基质中的团聚。

研究者首先通过插入强还原剂，将块状MoS2剥离成带负电荷的单层或多层片层，然后与正电荷金属氢氧化物层等层状无机化合物LDH等结合，利用物理接触和强大的电子耦合等进行自组装。

剥离的MoS2纳米片和LDH在溶液中超声混合，带负电的剥离的MoS2纳米片将与LDH薄片自组装，形成LDH / MoS2纳米杂化物。LDH薄片在MoS2纳米片上积淀，有效抑制剥落的MoS2纳米片的重新堆积，有效改善了纳米片在聚合物基体中的分散性。

将LDH / MoS2纳米杂化物对EP进行添加，并对复合材料的热性能、燃烧性能进行测试评估；

TGA测试结果显示：尽管MoS2和LDH的引入会导致初始分解温度提前，但复合材料的最大质量损失率远低于纯EP，表明MoS2纳米片在聚合物热解过程中可起到隔热屏障作用；此外，与单一的MoS2或LDH填充相比，引入LDH / MoS2杂化物可使残炭量有更高的提升。含有2wt％NiFe-LDH/MoS2和CoFe-LDH / MoS2杂化物的EP复合材料的残炭量分别达20.6％和20.1％，表明杂化物具有催化剂成炭作用。

CONE测试评估复合材料的燃烧性能，EP高度易燃，PHRR值高达1863kWm-2。经CoFe-LDH，NiFe-LDH和MoS2填充后，EP复合材料PHRR分别降低到 959, 1323 和 993 kWm-2，分别降低49％，29％和47％。而添加CoFe-LDH /MoS2和NiFe-LDH/MoS2杂化材料的EP复合材料， pHRR值进一步降低至708和643 kWm-2，分别降低62％和66％。THR值纯EP为109 MJ m-2，经2wt％NiFe-LDH / MoS2杂化物掺杂后EP复合材料THR值降低34％。显示了LDH / MoS2杂化物良好的阻燃性。

研究者对杂化物的阻燃机理进行设想：EP复合材料阻燃性能的提升主要归因于以下方面：一是MoS2纳米片的阻隔作用；二是LDH / MoS2杂化物的催化碳化作用；而LDH与MoS2的结合可充分发挥以上两方面的优势。

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