有機(jī)磷-氮、磷-氮-硅阻燃劑的合成及其阻燃性能研究.pdf

1、聚氨酯(PU)和環(huán)氧樹脂(EP)皆屬應(yīng)用廣泛的高分子材料，但二者氧指數(shù)(LOI)一般介于17～20％，屬于易燃材料，實(shí)際應(yīng)用均需阻燃處理。鹵系阻燃劑有“添加量少、效果好”的美稱，仍是當(dāng)前世界上阻燃劑的主流產(chǎn)品。但其發(fā)煙量大，燃燒釋放鹵化氫氣體，特別是二嗯英(Dioxin)問題，對人類健康和生活環(huán)境造成嚴(yán)重影響，把阻燃劑的無鹵化推向了新的階段。本論文從當(dāng)前研究比較活躍的膨脹阻燃劑出發(fā)，采用化學(xué)反應(yīng)結(jié)合多種阻燃元素于同一分子中，設(shè)計(jì)合成了三

2、種P-N和兩種P-N-Si阻燃劑，并篩選出四種阻燃劑對比研究對PU及EP的阻燃功效。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、分別以新戊二醇、鄰苯基苯酚為原料，合成膦酸酯中間體DDPO和DOPO，基于其結(jié)構(gòu)中含有活性基團(tuán)P-H鍵，易與Schiff base中的亞胺基團(tuán)(C=N)發(fā)生加成反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了有機(jī)P-N阻燃劑DPPO、HAPO、HPPO和P-N-Si阻燃劑TSBS、DSOA。通過FT-IR、1HNMR、31p NMR和元素分析表征五種化

3、合物的結(jié)構(gòu)，以TGA/DGT表征其熱穩(wěn)定性。根據(jù)化合物的合成條件和熱穩(wěn)定性，選取DPPO、HAPO、HPPO和DSOA對PU及EP進(jìn)行阻燃改性研究。
　　2、以聚醚多元醇(4110)和異氰酸酯(PM200)為主要原料，考察了發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑和泡沫穩(wěn)定劑的種類和加入量等因素對PU發(fā)泡效果的影響，最終確定了適宜的發(fā)泡條件。分別將DPPO、HAPO、HPPO和DSOA四種阻燃劑以不同比例添加到PU中，制備阻燃聚氨酯(IFR-PU)

4、。以FT-IR和SEM表征了IFR-PU結(jié)構(gòu)，以TGA/DGT、LOI、UL-94、Cone對IFR-PU進(jìn)行熱穩(wěn)定性和阻燃性測試。隨著阻燃劑用量的增加，阻燃PU的熱穩(wěn)定性和阻燃性逐漸提高。其中，PU/HAPO體系的熱穩(wěn)定性和阻燃性優(yōu)于其他三種，當(dāng)加入15wt％ HAPO時(shí)(PU/HAPO/15％)，LOI為23.8％，UL-94Ⅴ-0級。以SEM表征殘?zhí)繉颖碛^形貌，結(jié)果顯示阻燃改性PU燃燒后均形成致密炭層，其中PU/DSOA/10％因

5、硅元素的存在，形成了最為致密的炭層。PU/DSOA/10％和PU/HAPO/10％的Cone測試結(jié)果與PU-Neat相比，PHRR從391 kW/m2分別降低到367、346 kW/m2，THR從30.9減小到27.1、27.6 MJ/m2，TSP從9.07降低到6.99、5.55 m2/m2，表明兩種阻燃劑有效降低火災(zāi)的危險(xiǎn)性。
　　3、以乙二胺為固化劑，苯酚為促進(jìn)劑，苯甲醇為稀釋劑，硅油為穩(wěn)定劑，真空硅脂為脫模劑，在45℃固化

6、2h，常溫固化48h，制備出接近工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的樹脂材料，選取四種阻燃劑DPPO、HAPO、HPPO和DSOA用于EP的阻燃改性。以FT-IR對阻燃EP進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果表明HPPO與EP存在鍵連作用，可使二者有較好的相容性和分散性。以TGA/DGT、LOI、UL-94對阻燃EP進(jìn)行熱性能和阻燃性測試。隨著阻燃劑用量的增加，阻燃EP的抗熔滴效果和阻燃性均有所提高。其中HPPO對EP的阻燃性優(yōu)于其他三種阻燃劑。當(dāng)加15wt％ HPPO時(shí)(E