環(huán)三磷腈衍生物的合成及其對(duì)丙烯酸樹(shù)脂的阻燃性能研究.pdf

1、丙烯酸樹(shù)脂是一類非常重要的基體樹(shù)脂，具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、耐水性、耐候性和耐疲勞性，且價(jià)格低，因而被廣泛用于工程材料、電子、電器、光學(xué)儀器及涂料、粘合劑等領(lǐng)域。但這類聚合物極易燃燒造成火災(zāi)，從而使其在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定限制。因此，丙烯酸樹(shù)酯的阻燃改性吸引了越來(lái)越多研究者的關(guān)注。環(huán)三磷腈衍生物是由磷原子和氮原子交替連接形成的閉合環(huán)狀化合物，是一種新興的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料，環(huán)三磷腈類阻燃劑燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體，可實(shí)現(xiàn)阻燃劑的無(wú)鹵環(huán)保

2、化，磷-氮含量高，磷-氮協(xié)效阻燃更是賦予了環(huán)三磷腈優(yōu)異的阻燃性能。環(huán)三磷腈類阻燃劑根據(jù)取代基團(tuán)不同，可分為以下兩種:添加型的和反應(yīng)型的。添加型聚合物因其使用方便、阻燃效果明顯，廣泛應(yīng)用于各類高分子聚合物材料中。
　　本文首先以六氯環(huán)三磷腈(HCCP)、苯酚和氫化鈉為反應(yīng)物，通過(guò)兩步法反應(yīng)制得了六-（苯氧基）-環(huán)三磷腈(HPCP)。采用紅外光譜(FT-IR)、核磁氫譜(1H-NMR)、碳譜(13C-NMR)、磷譜(31P-NMR)、

3、差示掃描量熱法(DSC)和熱失重分析法(TGA)對(duì)合成的物質(zhì)進(jìn)行了表征分析;然后將HPCP添加到丙烯酸樹(shù)脂中，研究了HPCP對(duì)丙烯酸樹(shù)脂的阻燃性和熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，當(dāng)丙烯酸樹(shù)脂中HPCP的添加量為20wt％時(shí)，丙烯酸樹(shù)脂的垂直燃燒測(cè)試可通過(guò)UL-94V-0水平，極限氧指數(shù)(LOI)測(cè)試結(jié)果從17.5％增加至32.2％，空氣中700℃時(shí)殘留質(zhì)量提高至18.95％，平均熱釋放速率（Mean HRR）和總熱釋放量(THR)分別降低至4

4、3 kW/m2和37 MJ/m2。
　　添加型阻燃劑在基體材料易遷移、析出，阻燃性能隨時(shí)間延長(zhǎng)而隨之下降;另外添加型阻燃劑不能與高聚物基質(zhì)形成完全相容的整體，從而影響了高聚物的物理和機(jī)械性能?；谝陨喜蛔?，在本文中，又利用HCCP、苯酚、氫化鈉、2-烯丙基苯酚為原料，通過(guò)兩步合成法反應(yīng)制得了一種新的反應(yīng)型阻燃劑---（2-烯丙基苯氧基）-五苯氧基磷腈環(huán)三(APPCP)。通過(guò)FT-IR、1H-NMR、TGA對(duì)合成的物質(zhì)進(jìn)行了表征。合

5、成的APPCP與丙烯酸脂單體共聚，將APPCP引入到丙烯酸樹(shù)脂分子鏈中，制得阻燃丙烯酸樹(shù)脂，采用TGA、LOI、垂直燃燒測(cè)試、錐板量熱儀等方法研究了其熱穩(wěn)定性和阻燃性能。結(jié)果表明，當(dāng)APPCP的用量為20wt％時(shí)，共聚丙烯酸樹(shù)脂的的垂直燃燒可通過(guò)UL-94V-0水平，LOI結(jié)果從17.5％增加至34.5％，空氣中700℃時(shí)殘留質(zhì)量提高至21.35％，、THR和總生煙量(TSR)分別降低至34 MJ/m2和585 m2/m2。
　　

6、本文又探討了提高聚丙烯酸脂阻尼性能的方法。首先以丙烯酸丁酯(BA)，苯乙烯(St)和甲基丙烯酸脲醛基乙酯(MAAUFEE)為原料，合成了側(cè)鏈含脲醛基的苯丙乳液。以苯丙乳液為基料，按一定比例添加填料和助劑制得水性阻尼涂料。通過(guò)紅外光譜(FT-IR)對(duì)苯丙乳液進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)MAAUFEE引入到聚合物分子鏈中。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)方法對(duì)所制備的阻尼涂料進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明:當(dāng)St∶BA∶ MAAUFEE的摩爾比為86∶86∶1時(shí)，乳液