单分子内POSS单元数量梯度调控对环氧树脂阻燃性能的增效机制研究

　　

本研究创新性聚焦单分子内倍半硅氧烷（POSS）单元数量这一核心参数，系统探究其对环氧树脂阻燃性能与力学性能的调控机制。实验采用含不同POSS单元数量（n=0,1,2,3,4）的杂化高分子B_n+1，以3%质量分数添加量制备环氧树脂复合材料EP/B_n+1。结果表明，随单分子内POSS单元数量（n）增大，复合材料阻燃性能呈现持续提升趋势：极限氧指数（LOI）从纯环氧树脂的19.9%逐步升高，至n=4（对应样品B₅）时达33.1%，提升超66%；总热释放量从纯树脂的高值减少近50%，烟释放速率亦显著降低。这一增效机制源于更多POSS单元在燃烧时形成致密硅-碳复合炭层，有效阻隔热、氧及烟气传递，并延缓树脂热分解。力学性能则呈现“先升后降”规律，n=2时弯曲和拉伸强度达峰值，较纯树脂分别提升显著，而n>2时因POSS单元团聚导致性能回落。本研究揭示了POSS单元数量的梯度调控规律，为开发低负载、高效环保的环氧树脂阻燃体系提供了关键理论依据与分子设计策略。

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