含磷双环戊二烯酚醛固化剂的合成及固化环氧树脂的性能

合成了一种含磷酚醛型环氧树脂固化剂DCPD-DOPO,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构进行了表征,采用凝胶渗透色谱测量了其相对分子质量。以DCPD-DOPO、苯酚型酚醛树脂(PF8020)或其复合物为固化剂,双酚A环氧树脂(DGEBA)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。通过热重分析、差示扫描量热分析研究了环氧树脂固化物的热性能和阻燃性能;通过极限氧指数(LOI),垂直燃烧实验和锥形量热法研究了固化后环氧树脂固化物的燃烧特性。结果表明,DCPD-DOPO固化的环氧树脂的LOI可达31.6%,垂直燃烧性能达到UL94 V-0级,玻璃化转变温度(T_g)为133℃。采用DCPD-DOPO与PF8020复合物固化的环氧树脂的T_g提高到138℃以上,LOI值略有降低,但仍能通过UL 94V-0测试。DCPD-DOPO与PF8020添加DCPD-DOPO后,复合固化的环氧树脂的热释放速率峰值及总释热量较PF8020固化的环氧树脂大幅度降低。此外,还用Kissinger法对环氧树脂固化反应动力学进行了研究。     

纳米Al2O3磷杂菲改性环氧树脂的制备与阻燃耐温性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、对羟基苯甲醛、4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)为原料合成了新型磷杂菲阻燃固化剂DOPO-DDM;使用表面处理过的纳米Al₂O₃、DOPO-DDM和普通固化剂DDM作用于环氧树脂，研究改性前后环氧树脂的阻燃耐温性能。利用红外光谱(FT-IR)、差示量热(DSC)对DOPO-DDM的结构和固化条件进行表征分析；通过DSC、极限氧指数、垂直燃烧实验探究改性前后环氧固化物的热性能和阻燃性能；通过扫描电镜(SEM)观察燃烧实验后残炭形貌，研究其阻燃机制。结果表明：DOPO-DDM的加入会提升环氧固化物的阻燃性能，但同时会降低其热性能，在此基础上加入纳米Al₂O₃可以提高环氧固化物的耐温性。当纳米Al₂O₃添加质量为3%时，环氧固化物的玻璃化转变温度较未添加时提升13℃;用DOPO-DDM取代28%环氧当量的DDM时，LOI值为32.3%,UL-94测试等级达到V-0级。     

磷氮阻燃剂PDAB-DOPO的制备及阻燃环氧树脂复合材料性能研究

以对苯二胺、9,10-2H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、四氯化碳为原料制备磷氮阻燃剂6,6′-(1,4-亚苯基双(氮烷二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PDAB-DOPO)。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对PDAB-DOPO结构进行了表征并将其用于阻燃环氧树脂;通过热失重分析对PDAB-DOPO及环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过极限氧指数(LOI)和UL94测试对环氧树脂复合材料阻燃性能进行了表征,通过扫描电子显微镜对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了分析。结果表明:当体系中磷质量分数为1.65%时,800℃时环氧树脂复合材料残炭量提高到18.9%,环氧树脂复合材料体系的LOI为27.3%,通过UL 94V-0级测试。扫描电子显微镜分析表明,PDAB-DOPO的加入使得环氧树脂体系残炭表面形貌发生明显变化,PDAB-DOPO对环氧树脂具有良好的阻燃效果。     

水性含磷环氧化合物的合成与性能

对9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)改性合成水性含磷环氧化合物。首先,以酚醛环氧树脂F-51和DOPO(初始F-51环氧基与DOPO摩尔比为3∶2)合成出F-51-DOPO加成物。然后,在摩尔比(n(F-51-DOPO的环氧基)/n(MEA))为1∶1下,F-51-DOPO加成物与乙醇胺(MEA)反应合成出F-51-DOPO-MEA加成物;最后,在摩尔比(PEGGE环氧基/F-51-DOPO-MEA)为2∶1下,F-51-DOPO-MEA加成物与聚醚醇二缩水甘油醚(PEGGE)反应,合成了F-51-DOPO-MEA-PEGGE加成物。性能研究结果表明,其在室温下能均匀分散于水性体系中,与涂膜中的环氧树脂基材相容性良好;并可使涂膜在保持良好硬度前提下,耐冲击性明显得到提高。热重分析结果表明,其可使固化涂膜在450~800℃高温下的残炭率和耐热性显著提高。氧指数测定结果表明,其能有效提高水性环氧树脂材料的极限氧指数(LOI)及阻燃性能。     

磷杂菲三氮唑双基化合物高效阻燃环氧树脂

以对苯二甲醛、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种磷杂菲三氮唑双基化合物(DTZ),将其用于高效阻燃环氧树脂。利用FTIR、NMR、GPC和元素分析表征了其分子结构,采用TG和DSC研究了环氧固化物的热性能,利用极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热、拉伸性能测试仪探究了环氧固化物的阻燃和力学性能,通过分析DTZ的热裂解行为、热氧化降解行为及炭层的形貌和结构研究了其阻燃机制。结果表明,DTZ的引入会降低环氧固化物的起始降解温度和玻璃化温度,但会提高其高温残炭率和拉伸强力。DTZ可显著提升环氧固化物的阻燃性能,当添加量为6wt%时,所得固化物的极限氧指数(LOI)值为33.5%,UL-94测试等级达到V-0级,热释放速率峰值和总热释放量分别降低21.8%和18.2%。DTZ可通过猝灭自由基、稀释可燃气体、促进基体成炭,在气相和凝聚相同时发挥阻燃作用。      

含金刚烷结构胺类固化剂的制备与性能

以1,3-二溴金刚烷为原料,合成了一种环氧树脂固化剂1,3-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]金刚烷(BAPPA),并采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱等对其结构进行了表征,用差示扫描量热分析研究了环氧树脂(E51)/BAPPA体系的固化反应动力学,根据Kissinger方程计算出体系的反应活化能为43.57kJ/mol。对E51/BAPPA固化物的耐湿热性能、动态热机械性能、力学性能、介电性能的表征结果表明,环氧树脂固化物的拉伸强度为98MPa,玻璃化转变温度(Tg)为176.3℃,Td5高达406℃,吸水率、介电常数比相同条件下E51/DDM固化物分别降低了34.9%和15.7%。     

Si-P低聚物对环氧树脂燃烧性能和力学性能的影响

采用乙烯基封端硅氧烷(DMSV05)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)加成反应后的低聚物(DMSDOPO)为阻燃剂,制备了半透明增韧阻燃型环氧树脂(EP)材料。通过垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、万能材料试验机和热重分析研究了DMS-DOPO对EP阻燃性能、力学性能和热性能的影响;采用扫描电镜对LOI测试后炭层微观形貌进行了表征。DMS-DOPO的引入可明显提高EP的阻燃性能、力学性能和高温残留量。与EP相比,EP/DMS-DOPO-10%拉伸强度和断裂伸长率分别提高9.6%和35.6%。DMS-DOPO质量分数为10%和15%时,EP的LOI值由22.5分别升高到27.5和30.3。EP/DMS-DOPO-15%具有最佳LOI值,600℃残留量比EP高23.3%,燃烧过程中可形成内部结构疏松多孔、外表面连续致密的膨胀炭层。EP/DMS-DOPO-15%具有最优综合性能。     

DOPO钠盐官能化LDH的制备及其阻燃环氧树脂性能

首先以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、双氧水和无水碳酸钠为原料合成了DOPO钠盐(DOPO-ONa),再将镁铝双氢氧化物(LDH)经高温焙烧、DOPO-ONa改性、水中重建过程,成功制备DOPO-ONa官能化LDH(R-D-LDH),采用X射线衍射(XRD)、紫外可见(UV-Vis)光谱和热失重(TG)表征其结构。制备含R-D-LDH环氧树脂,采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)和锥形量热、热失重(TG)、差示扫描量热(DSC)测试分析R-D-LDH加入对环氧树脂阻燃和热性能的影响。结果表明,LDH经DOPO钠盐官能化后能提高阻燃效率。与含LDH环氧树脂相比,含R-D-LDH环氧树脂燃烧程度降低,具有较高的LOI值。R-D-LDH降低环氧树脂燃烧的强度和抑制烟的产生。当加入6%(质量分数)R-D-LDH时,使环氧树脂的LOI值由23.7%提高至24.6%;燃烧时热释放速率峰值(PHRR)、总释放热(THR)和总烟产量(TSR)分别降低211 kW/m~2、13 MJ/m~2、1 229 m~2/m~2,残炭率提高幅度为58%;且维持基体的玻璃化转变温度(T_g)为160.6℃,其初始分解温度(T_(5%))高达365.7℃。     

磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃EI北大核心CSCD

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

高导热环氧/有机硅杂化封装胶的制备与性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩聚制备出有机硅树脂,采用不同尺寸的改性氧化铝填充环氧/有机硅树脂基体以改善其耐热性能,并考察其力学性能、导热性能。结果表明,合成的有机硅树脂能提高封装胶的热分解温度,其热分解温度比环氧树脂高35.66℃。所制备封装胶的导热系数为1.01 W/(m.K),相比单一环氧树脂其导热性能提高了约5倍,其粘接强度为10.27 MPa,该导热封装胶表现出良好的的综合性能,可用于微电子器件封装领域。     

DOPO-PHBA反应型阻燃剂的合成及其与TGIC复配体系对环氧树脂性能的影响

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和对羟基苯甲醛（PHBA）为主要原料,合成了一种新型的反应型阻燃剂DOPO-PHBA,利用FTIR和核磁共振谱（¹H-NMR、³¹P-NMR）对其分子结构和组成进行了分析表征。将DOPO-PHBA与异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）复配用于制备DOPO-PHBA-TGIC/环氧树脂（EP）复合材料,通过极限氧指数（LOI）、动态热机械测试（DMA）和TGA分别对DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明：成功制备了DOPO-PHBA,且DOPO-PHBA-TGIC复配型阻燃剂能显著改善EP的阻燃性能,当体系磷元素的质量分数为0.6wt%时,氧指数（LOI）由24%提高至32.5%;此外不同磷含量的DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的玻璃化转变温度（T_g）均保持在200℃以上并且在800℃时的残炭量不断提高,其初始分解温度和最大热失重速率均有所下降;燃烧后残炭的红外分析表明,该体系满足凝聚相阻燃机制,且DOPO-PHBA-TGIC的加入不会削弱EP的力学性能。     

海因环氧树脂/DDS体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,制备了海因环氧树脂/二氨基二苯砜(DDS)体系,研究了海因环氧树脂/DDS体系的固化反应特性及固化物的性能。结果表明,树脂体系在100℃~296℃有一放热峰,峰值温度为197℃,140℃的凝胶时间长于42 min,在180℃下仅8 min;树脂浇铸体的氧指数为26.6,弯曲强度为111MPa,弯曲模量为4.14 GPa,冲击强度为14.8 kJ/m2。     

与液氧相容聚合物基体材料

为改善环氧树脂与液氧的相容性,研究了环氧／溴环氧／氰酸酯树脂三元共固化体系,并探讨了2-乙基-4-甲基咪唑 ( 2E4MZ ) 对于共固化体系的促进作用。实验发现,2E4MZ可以显著降低共固化体系在不同温度下的凝胶时间。采用傅立叶红外光谱跟踪固化过程,结果表明,无论在环氧基团过量还是氰酸酯基团过量情况下,2E4MZ均能够明显加快固化反应速度,同时增大固化产物中共聚产物的比例,提高反应的选择性。热分析、闪点和氧指数以及液氧冲击试验结果表明,2E4MZ促进的较低氰酸酯含量的共固化体系具有较好的抗氧化和阻燃性能,与液氧的相容性也得到较大幅度改善。采用咪唑促进这种相对简单有效的改性途径,可得到与液氧相容性较好的、综合性能理想、成本合理的环氧树脂体系。      

含氟对苯型酚醛环氧树脂的制备与性能研究

将三氟甲基引入到对苯型酚醛环氧树脂体系的分子结构中,制备了新型舍氟对苯型酚醛环氧树脂(FPE)和含氟对苯型酚醛树脂固化剂(FPN).系统研究了含氟基团对环氧树脂固化物的耐热性能、力学性能和阻燃性能的影响规律,并对由其制备的环氧塑封料的综合性能进行了评价.结果表明,以含氟对苯型酚醛环氧树脂体系FPE/FPN制备的塑封料不但具有突出的绝缘性能,同时表现出优异的本征阻燃性.     

兼具阻燃和导热性能的环氧树脂复合材料：石墨烯纳米片杂化三聚氰胺磷酸盐的作用

研发制备低成本、少缺陷及高效率的石墨烯纳米片杂化阻燃剂对实现复合材料多功能性具有重要意义。以三聚氰胺为助剥离剂将微粉石墨(GRA)经机械球磨后与磷酸液相反应得到一种阻燃导热的石墨烯纳米片杂化三聚氰胺磷酸盐(GMP),在表征GMP形貌、结构、组成和热稳定性的基础上,研究了添加GMP环氧树脂(EP)复合材料的阻燃、热分解和导热性能。GMP的热失重分析结果表明：与三聚氰胺磷酸盐(MP)相比,初始分解温度提升了29.3℃,与环氧树脂的热分解温度更匹配,有助于提高阻燃效率。氧指数仪、锥形量热仪和导热性能研究表明,GMP添加30wt%时,EP复合材料的极限氧指数达到了30.4%,UL 94垂直燃烧达到V-0级,峰值热释放速率(PHRR)和峰值烟释放速率(PSPR)分别下降69%和74.0%;导热系数提升至2.10 W·m^-1·K^-1,相对于EP提升了708%。这是由于GMP中石墨烯纳米片(GNPs)与MP的相互作用促进了EP形成了致密的膨胀炭层,有效提高了EP复合材料的阻燃性;随着GMP添加量的增加,GNPs和石墨微片传热通道的形成改善了EP复合材料的导...     

海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

新型磷氮阻燃剂TGICA-DOPO的合成及其对乙烯基酯树脂阻燃性能的影响

以异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）、丙烯酸和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）为主要原料,合成了一种含P和N元素的新型阻燃添加剂TGICA-DOPO,将其应用在乙烯基酯树脂（VER）中可以制备具有良好阻燃性能的TGICA-DOPO/VER复合材料。通过FTIR光谱、核磁共振（³¹P-NMR和¹H-NMR）等对TGICA-DOPO的分子结构进行了表征;通过极限氧指数（LOI）测试、TGA和DMA研究了TGICA-DOPO/VER树脂体系的阻燃性能和耐热性能。结果表明,当树脂体系中TGICA-DOPO的质量分数为30wt%时,LOI达到35;当体系中TGICA-DOPO的质量分数为25wt%时,树脂浇铸体在800℃下的残炭量提高了322%;FTIR和SEM测试结果表明,燃烧时TGICA-DOPO有助于形成高致密、连续炭层,隔绝了热量和空气向基材的传递,从而在凝聚相中发挥阻燃作用。     

笼型倍半硅氧烷(POSS)/环氧树脂有机无机杂化材料的热性能

为了提高环氧树脂(EP)的性能,采用具有氨基官能团的笼型倍半硅氧烷(POSS)改性.首先通过POSS与EP发生化学反应,形成有机无机杂化树脂;然后固化杂化树脂,得到POSS/EP有机无机杂化材料.文中研究了杂化树脂的凝胶特性和杂化材料的热性能,包括热变性温度(HDT)、玻璃化转变温度(Tg)和高温热分解性能.研究结果表...