新型膦酸酯阻燃劑的制備及其阻燃環(huán)氧樹脂中的應(yīng)用.pdf

1、環(huán)氧樹脂以其優(yōu)異的綜合性能而廣泛應(yīng)用于多種金屬與非金屬的粘結(jié)、耐腐蝕涂料、電氣絕緣材料、玻璃鋼/復(fù)合材料等的制造。但環(huán)氧樹脂固化物易燃，因此需要進(jìn)行阻燃改性來降低材料的火災(zāi)隱患。鹵系阻燃劑對環(huán)氧樹脂具有很好的阻燃效率及高的性價(jià)比，但基于環(huán)保及安全等因素其應(yīng)用受到了限制。磷系阻燃環(huán)氧樹脂具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但存在著熱穩(wěn)定性低、易水解等問題。瞵酸酯阻燃劑具有耐水解、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)受到人們的關(guān)注并已成為阻燃領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本論

2、文以苯基磷酰二氯、對羥基苯甲醛和9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)為原料，設(shè)計(jì)合成了一種新型膦酸酯型阻燃劑二[4-（次甲基-羥基-磷雜菲）苯氧基]苯基氧化磷(DOPO-PPO)，通過傅里葉紅外光譜(FTIR)、1H、31P核磁共振(NMR)對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過熱重分析(TGA)測試研究了產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性、熱降解行為及成炭性能，結(jié)果表明，阻燃劑DOPO-PPO的起始分解溫度為252℃，700℃的殘?zhí)苛繛?/p>

3、30.0wt％，表明該阻燃劑具有較好的熱穩(wěn)定性和成炭性能。將合成的阻燃劑DOPO-PPO分別按不同比例添加到環(huán)氧樹脂中，以二氨基二苯硫砜(DDS)為固化劑制備阻燃環(huán)氧樹脂固化物，采用極限氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒(UL-94)和錐形量熱儀(CONE)測試研究了固化物的阻燃性能和燃燒行為。通過將材料置于70℃水中煮168 h，測試材料的耐水性能。結(jié)果表明，當(dāng)阻燃劑的添加量為12 wt％，體系磷含量為1.1wt％時(shí)，材料順利通過UL-94Ⅴ

4、-0級， LOI值達(dá)到了34.0％，表明該阻燃劑對環(huán)氧樹脂材料具有很好的阻燃效率。CONE測試表明，相比較于純環(huán)氧樹脂固化物，DGEBA/12wt％ DOPO-PPO材料的熱釋放速率(HRR)、熱釋放總量(THR)、煙釋放總量(TSP)等參數(shù)都有顯著的降低。材料的TGA測試表明，DOPO-PPO的加入使得促進(jìn)了材料的降解和成炭，材料的起始分解溫度有所降低，由于形成的炭層很好的保護(hù)了下層材料，從而提高了材料在高溫時(shí)的熱穩(wěn)定性，同時(shí)材料在7

5、00℃時(shí)的殘?zhí)坑?4.1wt％提高到了27.0wt％。殘?zhí)康膾呙桦婄R(SEM)測試結(jié)果表明，阻燃劑的加入使得材料在燃燒過程中形成了更加均一和致密的炭層，很好的阻止了氧氣和熱量進(jìn)入材料的內(nèi)部，同時(shí)抑制可燃?xì)怏w進(jìn)入到燃燒區(qū)域，從而提高了材料的阻燃性能。耐水測試表明阻燃劑的加入降低了材料的吸水率，耐水測試后材料依然保持了很好的阻燃性能。
　　同時(shí)我們以苯基磷酰二氯、對羥基苯甲、對氨基苯酚和DOPO為原料，成功合成了另一種熱穩(wěn)定性、成炭性

6、能及耐水性能更佳優(yōu)異的新型膦酸酯阻燃劑二[4-（對羥基苯胺-磷雜菲-亞甲基）苯氧基]苯基氧化膦(DOPO-PPAO)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。TGA測試表明， DOPO-PPAO的起始分解溫度為305℃，700℃的殘?zhí)苛扛哌_(dá)44.2wt％，表明該阻燃具有較好的熱穩(wěn)定性和成炭性能。將其添加到環(huán)氧樹脂中，以DDS為固化劑制備阻燃環(huán)氧樹脂固化物。測試結(jié)果表明，當(dāng)阻燃劑添加量為14.0wt％，此時(shí)體系磷含量為1.1wt％時(shí)，材料通過UL-94Ⅴ-0

7、級，LOI值達(dá)到了33.5％，表現(xiàn)了較好的阻燃效率。CONE測試表明，相比較于純環(huán)氧樹脂固化物，DGEBA/12wt％ DOPO-PPAO材料的HRR、THR、TSP及SPR等參數(shù)都有顯著的降低。TGA測試表明，DOPO-PPAO的加入使材料提前發(fā)生了降解和成炭，形成的炭層很好的保護(hù)了下層材料，從而提高了材料在高溫時(shí)的熱穩(wěn)定性，在700℃時(shí)材料的殘?zhí)坑杉儹h(huán)氧樹脂的14.1wt％提高到了44.2wt％。耐水測試表明，由于阻燃劑中存在大量的