磷氮復(fù)合光固化膨脹阻燃體系的性能及其膨脹機(jī)理研究.pdf

1、本論文合成了兩種可光固化的阻燃活性單體:三嗪基四丙烯酸酯(FAT)和磷雜環(huán)丙烯酸酯磷酸酯(PHA)。以環(huán)氧側(cè)基丙烯酸樹脂和丙烯酸合成純丙光固化樹脂(PEA)作為基體樹脂。將FAT、P HA、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和P EA復(fù)配制備紫外光固化阻燃涂層,對涂層固化膜的氧指數(shù)、物理性能、熱穩(wěn)定性、膨脹性能及熱降解機(jī)理進(jìn)行了研究,進(jìn)一步探索研究膨脹阻燃涂層的阻燃機(jī)理。具體研究內(nèi)容如下:
　　以三聚氯氰、已二胺、丙烯酸羥丙酯為原料制

2、備了光固化含氮阻燃活性單體三嗪基四丙烯酸酯(FAT);以新戊二醇、三氯氧磷和甲基丙烯酸縮水甘油酯為原料反應(yīng)制備了含磷雜環(huán)丙烯酸酯磷酸酯(PHA)。利用傅利葉變換紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)等方法對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。
　　將FAT、PHA及PETA等復(fù)配得到光固化膨脹阻燃體系,通過固化膜的氧指數(shù)、單向膨脹度等性能,篩選出綜合阻燃性能較好的配方。結(jié)果表明,當(dāng)FAT與PHA的質(zhì)量比為1:2時,固化膜的氧指數(shù)為29

3、,單向膨脹度為22倍。
　　通過熱重分析(TGA)、FTIR對FAT、PHA及FAT-PHA的固化膜的熱降解過程進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:FAT固化膜的熱降解過程主要分為兩個階段,即在250~350℃和350~500℃范圍內(nèi),分別對應(yīng)著酯基降解過程和烷基及三嗪基團(tuán)的降解過程;PHA固化膜降解過程則分為三個階段,在200~320℃范圍內(nèi)發(fā)生磷酸酯和酯基的降解,生成磷酸和聚磷酸并在較高溫度時催化樹脂脫水炭化,在500~750℃范圍內(nèi)殘

4、留炭層進(jìn)一步降解;FAT-PHA固化膜熱降解過程綜合了FAT和P HA的降解過程,共分為四個階段:在200~350℃范圍主要是磷酸酯、酯基等不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的降解并生成磷酸及聚磷酸,在350~470℃范圍,磷酸及聚磷酸催化聚合物脫水生成炭層,同時三嗪環(huán)分解產(chǎn)生大量不燃性氣體并促進(jìn)炭層膨脹,在470~600℃范圍,主要是殘留炭層脫氫形成稠環(huán)結(jié)構(gòu),在650℃以上時殘留物進(jìn)一步氧化分解。
　　將FAT與PHA分別以不同比例與PEA混合,通過測

5、試其固化膜的氧指數(shù),進(jìn)而研究FAT與PHA的添加對PEA阻燃性能的影響。結(jié)果表明,PEA的氧指數(shù)隨著FAT與P HA添加量的增加從19分別提高到23.2和28。
　　將FAT與PHA質(zhì)量比為1:2時所得到的磷氮復(fù)合膨脹阻燃劑(PN)與PEA不同比例混合得到一系列光固化膨脹阻燃體系,研究了其固化膜的物理性能、氧指數(shù)、膨脹性能及熱穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明,當(dāng)PN添加量為40 wt％時,所得固化膜的綜合性能較好,其具體性能如下:硬度為2H、