基于氟化双马来酰亚胺结构的多功能环氧复合材料制备及其阻燃-紫外屏蔽-低介电性能研究

环氧树脂在现代工业中应用广泛，但其易燃性和易老化性限制了发展。厦门大学材料学院卢丽团队通过分子结构设计，首次合成氟化双马来酰亚胺中间体，进而与DOPO通过P-H键加成反应开发出新型环氧改性剂BMFP。该材料使环氧复合材料在保持透明性的同时，紫外屏蔽效率提升93.4%，8 wt%添加量下达到UL-94 V-0级阻燃，LOI值31%，并显著降低介电损耗（-31.3%）和提升疏水性（水接触角108.2°）。

　　

环氧树脂作为现代工业的"万能胶"，在电子封装、航空航天等领域应用广泛，却长期面临两大致命弱点：遇火即燃的"暴脾气"和见光老化的"娇贵体质"。传统改性方法往往顾此失彼——添加阻燃剂会降低透明度，改善耐候性又可能影响机械性能。如何让环氧树脂既"耐烧"又"抗晒"，还能保持优异电绝缘性，成为材料学家亟待破解的难题。

厦门大学材料学院福建省防火材料重点实验室的Lu Li（卢丽）团队另辟蹊径，从分子结构设计入手，玩起了"化学积木"游戏。研究人员先搭建氟化双马来酰亚胺这个关键骨架，再让9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的P-H键与马来酰亚胺双键进行"精准对接"，成功构建出新型环氧改性剂BMFP。这种"一石三鸟"的设计思路，让最终获得的环氧复合材料在《Reactive and Functional Polymers》期刊上大放异彩。

研究团队主要采用三步关键技术：1）通过核磁共振(¹H NMR、¹⁹F NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)确认中间体结构；2）利用极限氧指数(LOI)和锥形量热(CONE)测试阻燃性能；3）通过紫外-可见光谱和介电谱分别评估光学与电学特性。

【阻燃性能突破】

当BMFP添加量达8 wt%时，复合材料通过UL-94 V-0级认证，LOI值从纯EP的26%跃升至31%。锥形量热显示，峰值热释放率(pHRR)和总热释放量(THR)分别下降21.1%和20.3%，燃烧后残炭量显著增加，这得益于DOPO的凝聚相阻燃机制与含氟基团的气相协同作用。

【光学性能优化】

令人惊叹的是，改性后的环氧树脂在400-800 nm可见光区保持90%以上透光率，而在紫外区(200-400 nm)屏蔽效率提升93.4%。X射线光电子能谱(XPS)证实，材料中磷、氟元素的成功引入构建了"分子级防晒网"。

【介电与疏水增强】

-CF₃基团的低极化特性使复合材料在1 MHz下介电损耗降低31.3%，表面水接触角从97.2°增至108.2°。这种"三防"特性（防火、防紫外、防水）使其特别适合高频电路封装。

该研究开创性地通过"氟-磷协同"分子设计，突破了环氧树脂多功能改性的技术瓶颈。BMFP改性剂犹如给环氧树脂装上"智能盔甲"，使其在5G通讯设备、新能源汽车电池包等极端环境应用中展现出巨大潜力。特别值得注意的是，材料在获得卓越功能性的同时，未牺牲加工便利性，这为工业化生产铺平了道路。正如研究者指出，这种"结构决定性能"的设计理念，为下一代高分子功能材料开发提供了普适性思路。