二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵的合成及在环氧树脂中的应用

以二氨基二苯甲烷(DDM)和聚磷酸铵(APP)为原料,通过离子交换反应合成二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振对DDP结构进行了表征。将DDP作为阻燃剂、DDM作为固化剂制备阻燃环氧树脂,通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试仪分别对阻燃环氧树脂的阻燃性能、成炭行为、热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,DDP在环氧树脂中表现出优异阻燃性能,添加15%的DDP可使环氧树脂的总释放热和峰值热释放速率下降32.3%和40.8%,LOI值达到37.1%并通过UL94 V-0级。热重分析表明,DDP有效增强了环氧树脂的成炭能力,当DDP质量分数为15%时,阻燃环氧树脂在800℃时的成炭量达到34.0%。力学性能分析表明,相同添加量的DDP相比于APP能赋予环氧树脂更佳的力学性能,其中15%DDP阻燃环氧树脂的拉伸强度达到35.9 MPa、弹性模量达到3844.7 MPa。     

含磷阻燃剂的合成及对环氧树脂阻燃性能的影响

合成了一种含磷阻燃剂2-(二苯基膦酰基)-1,4-苯二酚(DPO-HQ),通过红外光谱、核磁对其化学结构进行了表征。同时,以DPO-HQ和二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,双酚A环氧树脂(EP)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。利用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧实验表征了所得环氧树脂的阻燃性能,通过热重分析,扫描电镜和热红联用分析研究了阻燃环氧树脂的热性能。结果表明,随着磷含量的增加,阻燃环氧树脂的初始降解温度略有降低,但燃烧后残炭率明显增加。阻燃剂的加入抑制了环氧树脂热分解时产生的可燃性气体和自由基,从而形成高温度下比较稳定的炭层。当磷的质量分数为1.5%时,其LOI值可达到30.8%,垂直燃烧性能通过UL 94 V-0等级,表明DPO-HQ可以作为环氧树脂的良好阻燃剂。     

膨胀阻燃剂的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR),以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行阻燃改性，并考察IFR分布位置对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、锥形量热分析、热重分析、流变性能测试和扫描电子显微镜(SEM)等对PBS/TPU/IFR阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂TPU的加入，可显著地提高PBS/IFR共混体系的阻燃性能，如当体系中不含TPU时，IFR含量为20%时，PBS/IFR共混体系的LOI为20.0%,UL 94垂直燃烧等级为无等级；而当体系中加入TPU后，不管IFR分布位置如何，其LOI可达28%左右，UL 94垂直燃烧等级为V-2。在IFR含量为25%时，IFR的分布位置对阻燃性能也有影响，当IFR直接分布于PBS相时，其UL 94垂直燃烧等级为V-0,优于IFR分布于TPU相的V-2级。     

石墨烯/黑磷纳米复合粒子对环氧树脂阻燃与热稳定性能的影响

近年来,具有蜂窝状褶皱片层结构的黑磷(BP)在阻燃高分子复合材料领域展现出潜在的应用前景.本工作采用高能球磨方法制备出石墨烯/黑磷纳米复合粒子(G-BP),以拉曼光谱与X射线衍射表征其结构,并利用极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧测试和热重分析探究G-BP含量对环氧树脂基体热稳定性与阻燃性能的影响.结果表明:在环氧树脂中添加2％G-BP,其高温残炭量从14.8％提高至25.3％,LOI提高至25.5％,且UL 94垂直燃烧等级达到V1级;G-BP添加量为5％时,环氧树脂的LOI达27.5％,且UL 94垂直燃烧等级通过V0级.G-BP通过气固双相阻燃协同机理,明显改善了环氧树脂的成炭性与阻燃性.     

新型含萘环结构固化剂的合成及其对联苯型环氧树脂的阻燃性能研究

以1,5-萘二胺和对羟基苯甲酸为原料合成了一种新型含萘环结构的固化剂(GNA),并且用核磁共振氢谱(1 H NMR)确定了物质的结构。通过垂直燃烧法(UL 94V)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、吸水性测试和力学性能测试对不同质量分数添加量的GNA改性联苯型环氧树脂(YX-4000)的阻燃性能、热性能、吸水性和力学性能进行了研究。实验结果表明,随着固化剂GNA含量的增加,固化物的阻燃性能得到了提升,在GNA含量达到15%(质量分数)时,阻燃级别可以达到UL-94V-0级。为了深入研究其阻燃机理,通过TGA和SEM对其燃烧残渣分析发现,固化物的表面有致密的炭层起到隔绝空气的作用,阻止燃烧进一步发生,在20%(质量分数)含量时,800℃的残炭率高达50%。另外通过吸水性和力学性能测试研究发现,与传统阻燃剂相比,固化物阻燃性提高,力学性能和吸水性能下降较小。在15%(质量分数)添加量时拉伸强度和拉伸模量为101 MPa和76GPa,弯曲强度和弯曲模量为29 MPa和26GPa,吸水率为1.626。     

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。     

含磷阻燃固化环氧树脂复合材料的制备及性能研究

以1-氧-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)和偏苯三甲酸酐(TMA)为原料合成了集阻燃固化功能于一体的化合物PEPA-TMA,并将其作为阻燃固化剂与三聚氰胺氰尿酸(MCA)复配,制备了不同含磷量的阻燃环氧树脂EP/PAPE-TMA/MCA。采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了阻燃树脂的阻燃性能,采用热重分析(TGA)研究了阻燃树脂的热分解过程,用扫描电镜(SEM)观察了阻燃树脂燃烧炭层的形貌。研究结果表明,当含磷质量含量达到2.5%时,阻燃EP/PAPE-TMA/MCA体系的阻燃效果达到最好,LOI值为31.2%,垂直燃烧UL-94通过V-0级,800℃时材料的残炭量达到33.7%。TGA研究表明PEPA-TMA对EP/MCA体系的热起始分解温度没有太大影响,但提高了材料在高温时的热稳定性和成炭性能。通过SEM观察得到炭层密度增加,起到了隔热、隔氧作用,发挥了凝聚相阻燃作用。此外,MCA在燃烧过程中有NH_3等不燃气体逸出,有效地稀释了气相中的氧气浓度,发挥了气相阻燃作用,对材料的阻燃有协同作用。     

含磷环氧树脂固化剂的合成表征与环氧树脂复合材料阻燃性能的研究

以季戊四醇(PER)、三氯氧磷(POCl_3)和乙二胺(EDA)为原料合成了一种阻燃固化剂聚乙二胺季戊四醇螺磷酸酯(PES),并通过红外光谱(FT-IR),核磁共振(1 H NMR)、质谱(ESI-MS)和热重分析(TGA)对其结构和热性能进行了表征。并以PES和4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,双酚A型环氧树脂(E-51)为基体树脂,制备了不同含磷量的阻燃环氧树脂复合材料。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)实验表征了环氧树脂复合的阻燃性能,热重分析和扫描电镜研究了阻燃环氧树脂的热性能和残炭形貌。研究发现,随着磷含量增加,阻燃环氧树脂的初始分解温度逐渐降低,但与纯样相比,在600℃时的残炭量显著增加,且随着PES加入量的增大,SEM观察形成的炭层越致密。当磷含量为3.48%时,其LOI值可达28.9,并通过UL-94V0级测试,拉伸强度和冲击强度分别达到了62.76 MPa和6.81kJ/m~2,表明PES是一种良好的环氧树脂阻燃剂。     

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.     

环氧树脂/微胶囊红磷体系对高抗冲聚苯乙烯阻燃性能的研究

用锥形量热仪、TGA、LOI及UL94垂直燃烧研究了Novolac对MRP阻燃高抗冲聚苯乙烯(HIPS)性能的影响.结果表明,在MRP阻燃HIPS中添加适量的Novolac,可以使材料的阻燃性能满足使用要求,且随着Novolac用量的增加,材料的阻燃性能和热稳定性上升.     

硼-氮阻燃剂与氢氧化镁协同阻燃环氧树脂

将硼-氮阻燃剂2,4,6-三(4-硼酸-2-噻吩)-1,3,5-三嗪(3TT-3BA)与Mg(OH)_2进行复配,然后将其添加到环氧树脂(EP)中,通过热重分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧等测试方法,研究了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系对EP的阻燃性能。研究发现,3TT-3BA与Mg(OH)_2具有协同阻燃作用,添加10%3TT-3BA/10%Mg(OH)_2到EP中,其极限氧指数达到了32.5%,垂直燃烧达到了UL94 V-0等级。同时,3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系还能有效减小EP热释放速率、热释放总量和生烟总量。通过扫描电镜等手段探讨了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系的阻燃机理。     

甲基乙基次膦酸铝/环氧树脂阻燃复合材料性能

以甲基乙基次膦酸铝(Al(MEP))作为环氧树脂(EP)的阻燃剂, 制备了Al(MEP)/EP复合材料, 利用垂直燃烧和氧指数法研究了Al(MEP)/EP复合材料的阻燃性能; 探讨了不同组成的Al(MEP)/EP复合材料的弯曲强度和冲击强度; 采用红外光谱(FTIR) 、 TGA 、 DSC、 SEM分别对样品的结构、 热稳定性、 玻璃化转变温度(T_g) 和形貌进行了分析。 结果表明, Al(MEP)的质量分数为15%时, Al(MEP)/EP复合材料的氧指数值(LOI)即可达到32.5%, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级。此外, 各种组成的复合材料的力学性能较好、 热稳定性能优良。     

磷氮复合阻燃环氧树脂的制备及其阻燃性能

为改善环氧树脂的阻燃性，成功合成了一种含苯砜基和磷杂菲杂环的阻燃添加剂(FRASP)。采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)、核磁共振(NMR)和元素分析等手段对FRASP的化学结构进行表征。将FRASP添加到双酚A型环氧树脂(DGEBA)中，经4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后，制备出DGEBA-FRASP复合树脂。FRASP质量分数为9wt%的DGEBA-FRASP复合树脂的极限氧指数(LOI)达到35.9%，垂直燃烧(UL94)的等级为V-0级。残炭的形貌和激光拉曼光谱(LRS)分析显示，FRASP促进膨胀、致密、高石墨化程度的多孔炭层的生成。热重分析表明，FRASP改变了DGEBA-FRASP复合树脂的热降解过程，促进了DGEBA-FRASP复合树脂提前热分解，使最大失重率降低，并提高了残炭量。热裂解分析显示，DGEBA-FRASP复合树脂裂解过程中产生了含磷分子和不可燃气体，可稀释O₂并抑制燃烧过程中自由基链式反应。FRASP分子中P、N和S的协同作用，改善了DGEBA-FRASP复合树脂的阻燃性能。      

一种含有硅磷杂化物的环氧树脂固化物的热性能与阻燃性能

利用γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷与磷酸合成了一种含磷硅烷偶联剂,将其与正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷反应得到一种硅磷杂化物(HSP)。将HSP加入到双酚A型环氧树脂,以4,4′-二氨基二苯基甲烷为固化剂制备了一种含有硅磷杂化物的环氧树脂固化物。对此固化物的玻璃化转变温度(Tg)、热降解性能和极限氧指数(LOI)进行了测试。结果显示,该固化物的热性能与阻燃性能得到明显改善。当HSP含量占环氧树脂用量的30%时,与纯环氧树脂固化物相比,Tg提高了5℃,700℃残炭率提高了68.4%,LOI达到27.2,获得了明显的阻燃和提高热稳定性等效果。     

DOPO型无卤阻燃环氧树脂体系研究进展

综述了近5年来以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物为中间体制备新型无卤阻燃剂、阻燃型环氧树脂固化剂和无卤阻燃环氧树脂的研究新进展,并通过UL 94、极限氧指数(LOI)和成炭率等阻燃性能参数对它们的阻燃性能进行了评价.这些具有环境友好、低毒低烟和高效阻燃等优点的固化剂和环氧树脂,...     

苯并噁嗪树脂及其玻璃纤维增强复合材料的阻燃改性

应用聚磷酸铵(APP)对苯并噁嗪(BOZ)树脂及玻璃纤维(GF)/BOZ复合材料进行了阻燃改性,结合热分析和微观形貌分析等研究了材料的阻燃机制。结果表明:APP可以明显提高BOZ树脂的阻燃性能,随APP含量的提高,树脂体系的极限氧指数逐渐提高,添加量为3wt%时可使BOZ树脂的极限氧指数从基体的31.5%提高到34.5%,并达到UL 94V-0级。APP的加入使改性树脂体系的分解温度前移,玻璃化转变温度略有下降,改性树脂体系固化反应提前,反应过程变得缓和。APP的加入使GF/BOZ复合材料的阻燃性能进一步提高,10wt%GF/APP-BOZ复合材料的极限氧指数从GF/BOZ的51.0%提高到57.7%。微观形貌分析表明:APP的加入使APP-BOZ改性树脂及GF/APP-BOZ复合材料燃烧后生成更为致密的炭层,从而使材料的阻燃性能得到提高。     

新型磷系阻燃剂四苯基双酚A二磷酸酯阻燃ABS的应用研究

利用自制的四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及其复配体系制备了阻燃ABS,研究了阻燃ABS的物理机械性能、氧指数(LOI)和垂直燃烧测试性能(UL94)、材料的阻燃性能和烟气释放。试验结果显示:酚醛树脂(NP)的加入可提高BDP阻燃体系的成炭效果,采用BDP/NP=20%/5%的体系阻燃ABS,材料的冲击性能下降了12.00%,LOI达到29.50%,UL94阻燃性能达到V-0级,av-HRR和pkHRR分别下降了46.40%和40.45%,TTI延长30 s,FGI下降了50.75%,6 min内的SEA上升了31.30%,600℃时成炭率为7.19%;采用BDP/NP/APP=20%/5%/5%时,材料的冲击性能降幅为36.00%,LOI最大可达30.10%,UL94阻燃性能为V-0级,av-HRR和pkHRR最大分别下降50.11%和55.58%,TTI延长35 s,FGI最大降幅为64.32%,6 min内的SEA升幅为20.52%,600℃时成炭率为11.15%;采用BDP/NP/纳米SiO2=20%/5%/7%时,材料的冲击性能上升了20.00%,LOI达到31.20%,UL94阻燃性能达到V-0级,av-HRR和pkHRR分别下降了49.45%和58.09%,TTI延长45 s,FGI降幅为68.34%,6 min内av-SEA升幅为13.00%,600℃时成炭率为16.37%,阻燃ABS的综合性能最好。