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环氧树脂（EP）应用广泛，但易燃性限制其发展。研究人员以 ZIF-67 为前体合成 CoNi-LDH 纳米笼负载含磷阻燃剂 DMMP。结果显示，EP 复合材料阻燃性显著提升，力学性能也得到改善。该研究为 EP 阻燃提供新方法，拓展其应用范围。
在材料科学的广阔领域中，环氧树脂（Epoxy Resin，EP）凭借其卓越的机械性能、良好的粘附性以及出色的耐化学腐蚀性，在建筑、汽车、航空航天等众多行业中占据着重要地位。然而，EP 却有一个致命的 “弱点”—— 易燃性。当 EP 遭遇火焰时，它会迅速燃烧，释放出大量的热量，这些热量又会加速燃烧的进程。同时，燃烧过程中还会产生大量的烟雾和有毒气体，对人们的生命安全构成严重威胁，这也使得 EP 的应用范围受到了极大的限制。
为了解决这一棘手的问题，研究人员一直在不懈地探索。在此背景下，一项由未知研究机构的研究人员开展的研究成果发表在了《Applied Clay Science》上。研究人员巧妙地利用双金属有机框架，成功制备出了负载含磷化合物的纳米笼，为提升环氧树脂的阻燃性能开辟了新的道路。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，以 ZIF-67（zeolitic imidazolate framework）为前体，采用自上而下的蚀刻法制备具有中空介孔结构的 CoNi-LDH（钴?镍层状双氢氧化物）纳米笼。然后，通过浸渍法将含磷阻燃剂 DMMP（dimethyl methylphosphonate）负载到 CoNi-LDH 的内部和孔隙中 ，从而制备出新型复合阻燃剂 P@CoNi-LDH。
下面来详细看看研究结果。
- 制备与表征：研究人员利用常规方法合成 ZIF-67，在此基础上，通过蚀刻 ZIF-67 成功制备出具有中空介孔纳米笼结构的 CoNi-LDH 纳米颗粒，这些纳米颗粒作为载体，成功负载了 DMMP 等含磷小分子，制备出了双金属有机框架衍生的嵌入磷部分的纳米笼。
- 阻燃性能：研究发现，添加 5 wt% P@CoNi-LDH 的环氧树脂复合材料（sample EP-5 % P@CoNi-LDH）表现出优异的阻燃性能。该复合材料获得了垂直燃烧 V-1 评级，极限氧指数（Limiting Oxygen Index，LOI）值达到 31.2% 。与纯 EP 相比，其峰值热释放率降低了 43.9%，峰值烟生成率降低了 31.1%，有毒气体一氧化碳的峰值生成率降低了 46.5%。这表明 P@CoNi-LDH 的添加能够有效抑制 EP 在燃烧过程中的热量、烟雾和有毒气体的产生，显著提升了材料的阻燃性能。
- 力学性能：研究还表明，CoNi-LDH 的中空介孔结构增强了与 EP 基体的界面相互作用，对复合材料的各种机械性能产生了积极影响。例如，添加 1 wt% P@CoNi-LDH 的 EP 复合材料（EP-1 % P@CoNi-LDH）的冲击强度提高了 54.8%，弯曲强度提高了 21.4% ，这说明该复合阻燃剂在提升阻燃性能的同时，还能有效改善材料的力学性能。
- 热稳定性：中空介孔结构的 CoNi-LDH 不仅增强了与 EP 的界面相互作用，还有利于提升复合材料的热稳定性，使 EP 在高温环境下能保持更好的性能。
综合以上研究，研究人员成功制备了具有鸟笼状结构的中空介孔载体 CoNi-LDH，并将小分子含磷阻燃剂 DMMP 负载在其通道和空腔中。这种策略不仅增强了填料与 EP 基体的相容性，还显著提高了材料的阻燃性能。CoNi-LDH 载体能够牢固地将 DMMP 分子固定在其通道和空腔中，在特定温度下，负载的 DMMP 会迅速释放，发挥阻燃作用。
该研究为合成具有中空介孔结构的阻燃剂载体提供了一种可行的方法，这种基于双金属有机框架的创新策略为解决环氧树脂的阻燃问题带来了新的希望。它不仅提升了环氧树脂的阻燃性能，还改善了其力学性能和热稳定性，极大地拓展了环氧树脂的应用领域，对推动材料科学在阻燃领域的发展具有重要意义。未来，随着研究的不断深入，有望进一步优化这种复合阻燃剂的性能，为更多领域的材料防火安全提供更可靠的保障。
