磷氮阻燃固化剂对环氧树脂阻燃性能的影响

为了提高环氧树脂固化体系的阻燃性能,以1,3-丙二胺(DPAN)和苯膦酰二氯(PPDC)为主要原料合成一种新型磷氮反应型阻燃固化剂(PPDPA),对合成化合物的组织结构和热性能进行了表征.以不同比例PPDPA为固化剂,制备一系列具有不同磷含量的阻燃环氧树脂,并对其进行热性能分析和阻燃性能测试.结果表明,添加PPDPA的环氧树脂体系的500 ℃残炭明显高于EP/DPAN体系,且残炭表面磷碳层具有明显的发泡现象.当磷的质量分数达到2.12%时,EP-2样品成功通过UL94 V-0阻燃等级测试,LOI值达到28.3%,PPDPA在环氧树脂材料中表现出了良好的阻燃性能.     

新型阻燃环氧固化剂的性能

以9,10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)和N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为主要原料,合成固化剂10-(4-羟基-3-(羟甲基)氨基-3-氧代丙基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-NMA)。再将制得的阻燃固化剂DOPO-NMA与E-51环氧树脂固化后得到环氧树脂E-51体系,并对其阻燃性能、热稳定性和力学性能进行研究。研究结果表明,固化体系的拉伸、弯曲及冲击强度随树脂体系中磷质量分数的增加呈下降趋势,而其阻燃等级、极限氧指数和700℃下残炭率随树脂体系中磷质量分数的增加逐渐增加。     

含硝基阻燃剂的合成及其在环氧树脂中的应用

以三苯基膦(PPh3)为原料,制备了一种含硝基的阻燃剂3(3-硝基苯基)膦(NPPh3)。并通过红外光谱(FTIR)、核磁共振(~1HNMR)、热重分析(TG)和红外热失重联用(TG-FTIR)对其结构、热稳定性、热降解行为、成炭能力和热降解产物进行研究。结果表明:NPPh3的初始分解温度为291.2℃,800℃下残炭量达28.16%(N2条件下),相比于原料,硝化后阻燃剂的热稳定性和成炭性能明显提高,热降解主要产物为H_2O、CO_2、CO和芳环。为了在阻燃剂添加量少的情况下,达到良好的阻燃效果,以4,4,–二胺基二苯甲烷(DDM)为固化剂,将NPPh3和9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物(DOPO)复合应用于环氧树脂中,研究其协同阻燃环氧树脂的性能。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL–94)测试结果可知,阻燃剂总添加量(质量分数)为4.7%,当NPPh3和DOPO的质量比为1∶2时,阻燃环氧树脂的极限氧指数为33.8%,材料通过垂直燃烧测试的V-0级,表现出良好的阻燃性。TG的测试结果表明,燃烧过程中,NPPh3和DOPO之间存在反应,并使环氧树脂的初始分解温度略有降低,热分解速率下降,延缓了树脂在高温下的热降解,提高了高温下材料的成炭量。通过FTIR和扫描电镜(SEM)研究炭层的组成和形貌,结果表明,NPPh3/DOPO/EP通过形成含有–P,–NO2基团的均匀致密炭层结构,在聚合物表面产生有效覆盖,保护基体材料,发挥凝聚相阻燃作用,提高体系的阻燃性能。     

新型含磷固化剂的合成与表征

为了提高环氧树脂的阻燃性,本文以苯基膦酰二氯（PPD）、3-氨基-1,2,4-三氮唑（TA）为原料,四氢呋喃作溶剂合成了新型含磷阻燃固化剂PPDTA,通过红外光谱对该化合物结构进行了分析并确认。同时采用三因素三水平正交实验研究反应时间、反应温度、反应物摩尔比对产率的影响。结果表明,当反应时间10 h,反应温度70 ℃,TA与PPD摩尔比为2.2∶1时,在惰性气氛下PPDTA的产率可达到86.4％。将产物用于固化环氧树脂,通过极限氧指数（LOI）测试和垂直燃烧（UL-94）测试表征材料的阻燃性能,当环氧树脂体系中磷的质量分数达到2.5%时,LOI值达到32.7%,并通过V-0等级,证明材料阻燃性能良好。     

PC/ABS合金的气相/凝聚相协同阻燃作用

分别选用2种不同阻燃机理的磷系阻燃剂,即以凝聚相阻燃为主的间苯二酚-双(二苯基磷酸酯) (RDP)和以气相阻燃为主的磷酸三苯酯(TPP),采用熔融共混法制备聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)阻燃合金. 通过垂直燃烧测试和锥形量热测试探究RDP/TPP复配对合金阻燃性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察燃烧残炭的微观形貌. 以甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)为相容剂,通过拉伸性能和冲击性能测试探究MBS对阻燃合金的增韧增容效果,并以SEM观察MBS对合金相界面和相形态的影响. 结果表明,RDP的凝聚相阻燃和TPP的气相阻燃作用具有协同效果,可以在PC/ABS合金中促进磷酸盐结构生成,进而有助于体系生成更连续、致密的炭层.     

无卤阻燃含磷环氧树脂覆铜板的制备

以玻璃纤维布作基体,双氰胺作固化剂、2-甲基咪唑作固化促进剂,研究了制备无卤阻燃含磷环氧树脂覆铜板的阻燃胶料配方.实验结果表明,覆铜板的最佳配方为:磷的质量分数为2.5%的环氧树脂(E-2145)159.8 g,双氰胺4 g,2-甲基咪唑0.06 g,氢氧化铝占体系质量的百分数为20%,丙酮1.2 g.     

ABS/PA6合金的无卤膨胀性阻燃研究

以聚磷酸铵(APP)为酸源, 利用ABS/PA6合金中PA6为炭源对ABS/PA6合金进行膨胀型阻燃研究,探讨了不同成炭协效剂与APP复配对合金阻燃性能的影响,这些成炭协效剂包括季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA),热塑性酚醛树脂(TPPFR),环氧树脂(E-44)和分子筛4A. 结果表明,PA6具有较好的成炭作用, 当APP含量为25%时,阻燃合金体系的极限氧指数可达29,UL-94测定达V-1级别,APP含量为35%时,UL-94测定达V-0级别.而以5t%的季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA)或环氧树脂(E-44)与20%APP复配, 或以3%分子筛4A与22%APP复配都可以大大提高体系的阻燃性能和高温下的残炭量, 使阻燃体系氧指数达到30以上, UL-94测定达V-0级别. SEM形貌分析显示体系燃烧表面都形成了膨胀、均匀、致密的炭层结构.     

聚对苯二甲酰乙二胺成炭剂的制备及其应用

采用对苯二甲酰氯与乙二胺通过低温溶液聚合的方法合成了聚对苯二甲酰乙二胺(PETA),并将其作为碳源,聚磷酸铵(APP)作为酸源和气源组成膨胀型阻燃体系(IFR),对ABS进行阻燃效应研究.结果表明:PETA在APP的催化作用下能够很好的成炭,IFR的加入显著提高了ABS阻燃体系在高温下的残炭量;当APP的含量为25%,PETA的含量为12.5%时,ABS阻燃体系的极限氧指数为33,达到UL-94测试V-0级;SEM形貌分析也显示出成炭剂PETA的加入能促进阻燃体系在燃烧后表面形成均匀、致密的炭层结构.     

无卤阻燃粘胶的制备及性能研究

通过共混阻燃改性制备了无卤阻燃粘胶,并采用红外光谱分析(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、差式扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)及极限氧指数(LOI)测试对阻燃粘胶的结构及性能进行了研究。FTIR结果表明阻燃粘胶的中含有P和N阻燃元素。阻燃粘胶TG及DSC的数据研究表明加入的磷氮阻燃剂具有催化脱水的作用,阻燃剂的加入使阻燃粘胶的燃烧残余量大幅度提高;改性后的阻燃粘胶极限氧指数(LOI)由19%提高到了28%~32%,阻燃效果显著;SEM结果表明阻燃粘胶有发泡成碳的性能,这是磷氮阻燃体系的特点之一。     

环氧树脂弹性体的制备及性能研究

通过分子结构设计,采用长柔性链段的端氨基聚醚与端氨基聚氨酯共同作为固化剂固化环氧树脂,得到了系列环氧树脂弹性体.并对协同固化体系的增韧效果进行了分析,研究了固化物力学性能及热性能的变化规律.研究表明,环氧树脂弹性体冲击韧性可达到52.1 KJ/m2,断裂伸长率可达到160%,并具有良好的综合性能.     

阻燃共聚醚酯的制备及性能研究

在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合过程中,添加阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)和不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG),制备阻燃共聚醚酯.通过乌氏黏度计、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)、微量水分测试仪、极限氧指数测试(LOI)和锥形量热测试仪(CONE)等手段,对所合成产物的特性黏数、热转变温度、热稳定性、吸湿和阻燃性能等进行表征与分析.结果表明:阻燃共聚醚酯的阻燃性和吸湿性与PET相比均有所提高,其LOI达到27%,含水率达到0.67%,但热转变温度、结晶度以及热稳定性略有下降.     

多羟基POSS对改性环氧网络热性能的影响

为改性双酚A型环氧树脂(DGEBA)的热性能,利用γ-氨丙基T8(A-POSS)与苯基缩水甘油醚(PGE)反应制得改性剂多羟基POSS(SP2-POSS),并利用不同质量分数的SP2-POSS(分别为8%,15%,30%,45%,60%,75%)掺杂改性DGEBA高分子交联体系.对改性的DGEBA体系分别进行结构和热性能测试,结构测试结果表明,改性后的体系确实有多羟基存在;热性能测试结构表明,多羟基的存在使得体系的交联度提高,从而使反应固化热、玻璃化转变温度、热失重温度有所提高,其中含75%的改性DGEBA高分子体系具有最好的热性能.     

APP/MPP/PER阻燃纯棉织物的阻燃性能

选用聚磷酸铵作为酸源,聚磷酸蜜胺作为气源,季戊四醇作为碳源,以其三元复配物(APP/MPP/PER)作为膨胀型阻燃剂,以乙二醛为交联剂,对棉织物进行后整理,并测定整理后织物的阻燃性能.结果表明:APP/MPP/PER的最佳配比为10∶7∶1,阻燃棉织物的LOI值达到30.8,其阻燃等级达到UL94V-0级,具有较好的阻燃作用;热重分析结果表明,该阻燃体系提高了棉织物的热分解温度,提高了残炭率.     

交联度对酸酐固化环氧树脂热机械性能影响的分子动力学模拟

酸酐固化剂固化环氧树脂所得到的环氧树脂固化物作为绝缘材料广泛应用于高压绝缘系统。研究酸酐固化环氧树脂交联分子结构与性能间的关系,对提升环氧树脂性能或研发新型高性能环氧树脂具有重要意义。交联度是影响环氧树脂交联分子结构的重要因素之一,建立了高交联度双酚A型环氧树脂(DGEBA)/甲基四氢苯酐(MTHPA)固化体系的交联模型,采用分子动力学(MD)模拟重点研究交联度为78%-94%间,体系交联度变化对环氧树脂基材热机械特性的影响。结果表明:在高交联度下环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)随交联度的增加呈单调递增趋势,当交联度大于89%以后,Tg增加较为平缓。导热系数、热膨胀系数和力学参数均在交联度为89%时,出现极值点。即当交联度为89%时,可获得热机械性能最优的环氧树脂交联网络结构。研究结果可为合成高性能环氧树脂提供理论支撑。     

可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究

采用氧指数(LOI)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等技术手段对可膨胀石墨(EG)与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃线性低密度聚乙烯(LLDPE)体系进行了研究.结果表明,EG与IFR复配,体系氧指数明显提高,其热稳定性增强,热降解速率降低,残炭率提高,燃烧炭层连续致密,EG与IFR具有很好的协同阻燃作用.热分析及扫描电镜结果证明,EG与IFR的协同阻燃作用机理的关键在于凝聚相成炭.     

不饱和树脂绝缘阻燃漆的合成与性能研究

通过在环氧树脂中引入双键合成不饱和环氧树脂,加入稀释剂苯乙烯制备无溶剂型绝缘漆,通过电阻率和介电损耗对其绝缘性能进行表征.研究不同阻燃剂对绝缘漆体系的阻燃性能、电性能和力学性能的影响.通过DSC研究绝缘漆体系的固化工艺条件.实验结果表明,绝缘漆体系中当三聚氰胺磷酸盐（MP）质量分数为30%时,体系的阻燃性能达到UL0-94 V-0级,绝缘阻燃漆的电阻为7.8×10^13Ω,电阻率为4.36×10^15Ω.·cm,介电损耗为0.014 5,此时拉伸强度为3.34MPa,冲击强度为0.71 kJ/m^2.     

六苯氧基环三磷腈的合成及其阻燃应用

以六氯环三磷腈(HCCTP)、苯酚、碳酸钾为原料,四正丁基溴化铵(TBAB)为相转移催化剂,氯苯为溶剂,合成了六苯氧基环三磷腈(HPCTP).采用红外光谱技术对产物进行了表征,并将HPCTP首次应用于聚丙烯/聚烯烃弹性体/滑石粉复合体系,制备了无卤阻燃的聚丙烯改性塑料.结果表明,HPTCP对复合体系具有较好的阻燃作用.复合体系的缺口冲击强度和断裂伸长率随着阻燃剂用量的增加而下降,弯曲强度随着阻燃剂含量的增加而增加,拉伸强度随着阻燃剂含量的增加而先增后降.当HPCTP的质量分数为10%时,阻燃聚丙烯/聚烯烃弹性体/滑石粉复合体系的氧指数达到25.6%,冲击强度为15.1kJ/m2,弯曲强度为34.2MPa,拉伸强度为23.9MPa,断裂伸长率为59.1%,该材料的综合性能最佳.     

一种高苯基含量有机硅阻燃聚碳酸酯的研究

以二苯基二甲氧基硅烷为单体合成出八苯基环四硅氧烷(P4),将其作为一种无卤硅系阻燃剂与聚碳酸酯(PC)按比例共混挤出制得无卤阻燃PC。对该无卤阻燃PC样品进行极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧测试、扫描电镜(SEM)测试、热失重分析(TGA)、熔融指数(MI)测试和力学性能测试。实验结果表明,P4对PC具有显著的阻燃效果,随着P4用量增加,PC阻燃等级不断提高;P4均与分布在P4中,燃烧后炭层随着P4用量增大逐渐致密;该阻燃PC热稳定性有一定的提高,当P4添加量较高时空气氛围中热失重测试后残炭率显著提升;添加P4的阻燃PC熔指有所上升,分子量有所降低; 该阻燃PC拉伸强度和冲击强度在P4添加量较低时下降时较明显,当P4添加量达至4wt%后,拉伸强度和冲击强度变化很小,而该阻燃PC弯曲强度随着P4添加量增加变化很小。     

磷化纤维素和壳聚糖组合层层自组装技术制备棉织物阻燃材料的性能研究

使用磷酸和木质素纤维制备了磷化纤维素(PCL)阴离子溶液,使用甲壳素脱除乙酰基之后得到的壳聚糖制备了壳聚糖(CH)阳离子溶液,然后采用层层自组装(layer by layer self-assembly technique,LBL)技术对无色纯棉织物进行了阻燃处理。首先通过红外光谱(FT-IR)对磷化纤维素进行了结构表征,并通过垂直燃烧(UL94)、热重(TG)、微型燃烧量热仪(MCC)和烟密度测试仪(SDT)等研究阻燃棉织物燃烧和热降解性能。FT-IR测试结果表明:磷化纤维素制备成功。MCC的测试结果表明:试样热释放速率峰值与棉织物相比有大幅降低,显著抑制了棉织物受热分解时的热量释放。TG测试的结果表明:经阻燃处理后的棉织物在700℃的残炭含量明显增加。SDT结果表明:构筑LBL阻燃涂层后,光通量提高了24.9%,最大比光密度降低了65.24%,显著提高了棉织物的抑烟性能。     

新型三聚氰胺基阻燃剂的合成及其在PA6中的应用

以邻苯二胺、三氯氧磷和三聚氰胺为原料经过两步反应合成了一种三聚氰胺基含磷的膨胀型阻燃剂(DPMA),并通过傅里叶红外光谱、核磁共振、热重等测试方法分析了产品结构和性能,结果表明DPMA在800°C有23.7%的残炭量,热稳定性良好。DPMA与尼龙6熔融共混制备阻燃复合材料,并对其热稳定性能、成炭性能和力学性能进行测试与分析。分析结果表明,当DPMA的添加量为20%时,复合材料在800℃时的残炭量从0.07%增加到6.95%,残炭层有更高的石墨化程度和更加致密、规整的微观结构;质量分数5%的DPMA可以使PA6的力学性能有明显的提升,DPMA分子与PA6有良好的相容性且无明显的团聚和表面迁移现象。