新型阻燃膦腈環(huán)氧樹脂的制備及其性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂是一類非常重要的基體樹脂材料,擁有優(yōu)異的粘接性、耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、耐高低溫性,以及收縮率低、易加工成型和成本低廉等特點。但環(huán)氧樹脂疏水性和耐熱性較差,尤其是環(huán)氧樹脂極其易燃,限制了其在高端技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。環(huán)三膦腈化合物是一類新型有機無機雜化材料,磷原子上的反應(yīng)活性、側(cè)基的易于設(shè)計性,以及磷-氮元素結(jié)合的協(xié)同阻燃效應(yīng)賦予了環(huán)三膦腈無法比擬的獨特物理化學(xué)性能。本文基于國內(nèi)外發(fā)表的大量文獻,結(jié)合環(huán)三膦腈的特殊性以及環(huán)氧樹脂

2、的優(yōu)點,通過化學(xué)方法合成新型膦腈型環(huán)氧樹脂,期望在最大限度地保持環(huán)氧樹脂機械性能的同時,利用膦腈優(yōu)越的性能來改善環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性能、阻燃性能和疏水性能。本文合成了兩種新型膦腈環(huán)氧樹脂并對其結(jié)構(gòu)進行了表征,將膦腈環(huán)氧樹脂與普通雙酚A型環(huán)氧樹脂以不同質(zhì)量比均勻混合后固化,詳細比較了混合環(huán)氧樹脂和普通純雙酚A型環(huán)氧樹脂的耐熱性能、阻燃性能、沖擊性能、電性能及疏水性能。具體研究內(nèi)容如下:1.合成雙官能團環(huán)三膦腈環(huán)氧樹脂CPEP,通過傅里葉紅外

3、光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)和凝膠滲透色譜(GPC)測試對其結(jié)構(gòu)進行了表征。將新型膦腈型環(huán)氧樹脂CPEP和普通雙酚A型環(huán)氧樹脂E5以不同質(zhì)量比例混合作為基體,經(jīng)過固化劑4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后,對它們的熱性能、阻燃性能、機械性能、電性能和疏水性能分別進行了比較。結(jié)果表明,隨著CPEP含量的增加,環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)逐漸升高,熱穩(wěn)定性、疏水性和阻燃性能得到明顯改善。當(dāng)膦腈型環(huán)氧樹脂CPEP和通用型環(huán)氧樹

4、脂E51質(zhì)量混合比例達到1:1時,其固化產(chǎn)物的Tg為159.7℃,在氮氣氣氛下750℃高溫時殘?zhí)柯矢哌_28.7％,而且阻燃測試也通過UL94-V0級測試,充分說明CPEP具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和阻燃性。另外在沖擊試驗中,CPEP的加入雖然導(dǎo)致環(huán)氧樹脂沖擊強度略有下降,但依然可以保證在20KJ·m-1以上,重要的是CPEP的加入并沒有破壞環(huán)氧樹脂的電絕緣性,電阻率均保持在1015數(shù)量級,充分說明制備的膦腈環(huán)氧樹脂CPEP有著優(yōu)良的綜合性能。2

5、.在1基礎(chǔ)上,通過進一步改進成功合成了含氟環(huán)三膦腈環(huán)氧樹脂CPFEP,其結(jié)構(gòu)通過FTIR、NMR和GPC進行了表征測試,結(jié)果表明所制得的產(chǎn)物符合預(yù)期結(jié)構(gòu)。同樣將新型膦腈型環(huán)氧樹脂CPFEP和普通雙酚A型環(huán)氧樹脂E51以不同質(zhì)量比例混合作為基體,經(jīng)過固化劑DDM固化后,對它們的熱性能、阻燃性能、機械性能、電性能和疏水性能也分別進行了測試比較。結(jié)果表明,隨著CPFEP含量的增加,環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略有升高,熱穩(wěn)定性、阻燃能力、尤其是疏

6、水性都得到非常明顯的改善。當(dāng)含氟膦腈型環(huán)氧樹脂CPFEP和通用型環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量混合比例達到1:1時,其固化產(chǎn)物的Tg為145.7℃;在氮氣氣氛下750℃高溫時殘?zhí)柯矢哌_30.5%;阻燃測試通過UL94-V0級測試;接觸角測試結(jié)果為105°,說明含氟膦腈環(huán)氧樹脂CPFEP具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、阻燃性和疏水性。另外CPFEP的加入并沒有破壞環(huán)氧樹脂的電絕緣性,電阻率依然保持在1015數(shù)量級,重要的是在沖擊試驗中,具有柔性取代基團CPFEP