新型芳基膦和氧化膦的合成及其阻燃聚合物研究.pdf

1、聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂是重要的聚合物材料，具有優(yōu)良的機械性能和化學穩(wěn)定性等特點，因而廣泛應用于汽車、建筑和電子電器等領域，但由于易燃性而使其應用受到了限制。普遍的方法是采用鹵素化合對其進行阻燃，盡管鹵素化合物的阻燃效果較好，但由于其燃燒時放出有毒和腐蝕性氣體而引起環(huán)保問題的爭議。有機膦阻燃劑具有環(huán)境友好和高效等特點而被公認是可代替鹵系阻燃劑重要品種。它在賦予材料良好的阻燃性的同時，還具有低煙低毒等優(yōu)勢。近年來，對有機磷阻燃劑的研究已經成為阻

2、燃劑研發(fā)領域的熱門課題。
　　本文中設計合成了新的有機磷阻燃添加劑亞苯基-苯基磷烷低聚物(PPPO)和雙(2-噻吩基)苯基磷烷(BTPP)，并在此基礎上合成了新的環(huán)氧樹脂固化劑間-氨苯基-苯基氧化磷低聚物(APPPOO)和雙(3-胺基-噻吩)苯基氧化磷(ABTPPO)。采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)，1H、13C、31P核磁共振波譜(NMR)和質譜(MS)分別對四種有機磷化合物及其中間體的化學結構進行了分析和表征，研究了反應條

3、件對產率的影響。
　　采用熔融共混的方式分別以PPPO和BTPP為添加劑對聚碳酸酯(polycarbonate，PC)進行阻燃改性，采用極限氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒(UL-94)和錐形量熱儀測試(CONE)對PC/PPPO和PC/BTPP體系進行阻燃性能研究，結果表明，PC/6 wt.％ PPPO和PC/3wt.％ BTPP的LOI值可分別達到34.1和36.5％，且具有3.0 mm厚度的樣品能通過UL-94Ⅴ-0級;對于PC/

4、8 wt.％PPPO和PC/6 wt.％BTPP體系，LOI值可分別達到36.3和38.5％，且具有1.6 mm厚度的樣品能通過UL-94Ⅴ-0級。CONE測試結果表明，阻燃PC的熱釋放速率(PHRR)、熱釋放總量(THR)、平均比消光面積(ASEA)和平均質量損失速率(AMLR)等重要參數(shù)與純PC相比都有明顯的降低。氮氣和空氣下熱重分析結果表明，PC/PPPO和PC/BTPP體系的起始降解溫度提前，但最終的殘?zhí)苛看笥赑C的殘?zhí)苛?。通過

5、對殘?zhí)康膾呙桦娮语@微鏡(SEM)和FTIR分析可知，降解產生的磷酸類物質促進PC成炭并形成致密的炭層覆蓋于PC表面，阻止熱量和氧的傳遞，有利于提高阻燃性能。PC/PPPO和PC/BTPP體系的力學性能測試結果表明阻燃劑的加入使PC的彎曲強度有所提高，而拉伸和沖擊強度略有下降，但影響很小。PC/PPPO和PC/BTPP體系耐水性測試結果表明體系的失重率僅為0.2％，耐水測試對材料的熱穩(wěn)定性和力學性能影響小，測試后樣品仍具有良好的阻燃性能。

6、
　　分別以間苯二胺(PDA)、APPPOO和ABTPPO為固化劑對環(huán)氧樹脂(EPO)進行固化，并對固化后的環(huán)氧樹脂體系進行了LOI和UL-94測試研究。對于EPO/APPPOO和EPO/ABTPPO體系，其LOI的值分別為34.8和38.3％，且具有3.0 mm厚度的樣品能通過UL-94Ⅴ-1級，具有1.6 mm厚度的樣品能通過UL-94Ⅴ-2級。CONE測試結果表明，EPO/APPPOO和EPO/ABTPPO體系的PHRR和T

7、HR等參數(shù)與EPO/PDA體系相比都有明顯的降低。氮氣和空氣下熱重分析結果表明，APPPOO和ABTPPO固化環(huán)氧樹脂后會提前降解，但殘?zhí)苛吭龃蟆Ｍㄟ^對殘?zhí)康腟EM和FTIR分析可知，體系在熱氧降解過程中產生磷酸類物質，促進體系成炭并形成致密的炭層，提高阻燃性能，保護了基體。對EPO/PDA、EPO/APPPOO和EPO/ABTPPO體系進行了力學性能測試，結果表明APPPOO和ABTPPO的應用使環(huán)氧樹脂體系的拉伸、彎曲和沖擊強度有小