新型含N和P阻燃剂的合成及其在环氧树脂中的阻燃机理研究

文章以对苯二甲醛、对苯二胺和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）为原料,采用一锅法合成了一种新型含P和N的高效阻燃剂PABD。探究PABD的含量对环氧树脂（EP）阻燃性和力学性能的影响。结果表明：PABD具有较高的热稳定性和成炭率,PABD的加入提高了EP的阻燃性。EP中添加7%PABD可达到V-0级,极限氧指数（LOI）可达到35.5%,热释放速率峰值（PHRR）和总热释放量（THR）相较纯EP分别下降24.8%和28.2%,具备优异的阻燃效率。当PABD的添加量为7%,EP7的拉伸强度可达65.70 MPa,相较于纯EP的57.0 MPa提高15.3%。合成的PABD不仅可提高EP的阻燃性能,还能够提高EP的力学性能,PABD有望在EP中获得广泛应用。     

型阻燃环氧树脂复合材料的阻燃及燃烧特性

合成新型树状单分子磷-溴阻燃剂1,3,5-三(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂已内磷酰氧基)苯(FR),制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料,利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)等方法研究FR对环氧树脂的阻燃性能及燃烧特性的影响.结果表明:当FR添加量为30%时,阻燃EP的LOI达到29.4%,垂直燃烧通过V-O级,其av-HRR,av-EHC,av-SEA及av-MLR较未阻燃EP分别降低87.5%、92.8%、90.8%和58.5%,呈现出良好地阻燃效果和抑烟性能;扫描电子显微镜(SEM)观测发现:阻燃EP燃烧后形成了均匀闭孔炭层.     

两种环氧树脂用磷氮阻燃剂的合成与应用研究

将4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)分别与苯甲醛和水杨醛进行缩合反应,所得两种缩合产物分别再与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)进行加成反应,得到两种新型磷氮阻燃剂A和B,并通过红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和质谱(MS)方法证实了产物的结构。结果表明:所得阻燃剂分子可以和DDM一起充当环氧树脂(EP)的固化剂。将阻燃剂A、B分别同DDM加入到EP中,固化后形成的环氧固化物的Tg值和热稳定性有小幅下降,而阻燃性能大幅提高:当环氧固化体系的含磷量为1.0%时,所有环氧固化物垂直燃烧等级均达到UL94 V-0级;当磷含量达到1.5%时,B的环氧固化物的极限氧指数(LOI)达到41.2%。     

不同POSS对磷⁃硅协同阻燃环氧树脂性能的影响

将两种多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)分别与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)基有机磷阻燃剂(D-bp)复配,制备了磷-硅协同阻燃环氧树脂,并对其阻燃、热、力学和动态力学性能等进行分析.结果表明,在磷含量仅为0.25％(质量分数,下同)时,磷-硅协同阻燃环氧树脂就能达到UL 94 V-0级...     

新型含磷阻燃剂(PPOHQ)的合成及其在环氧树脂中的应用

以磷酰二氯和对苯醌为初始原料,合成一种新型的含磷阻燃剂双(2-对二苯酚基)-苯基氧磷(PPOHQ),并通过红外光谱对该化合物的结构进行了表征。利用该阻燃剂对环氧树脂进行固化,并对固化物进行了极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、SEM以及锥形量热仪(CONE)等测试。结果表明,阻燃剂用量达到40%时,阻燃级别能通过UL-94V-0级,LOI的值为30.5。CONE测试结果表明,使用该阻燃剂固化的环氧树脂PHRR和THR等参数与EPO/PDA体系相比都有明显的降低。通过对残炭的SEM和FT-IR分析可知,燃烧后,固化的环氧树脂会产生磷酸类物质,促进形成致密的炭层,从而提高了阻燃性能。     

新型环状磷酸酯的合成及其阻燃性能研究

本文以新戊二醇、三氯氧磷和1,1,1-三（4-羟基苯基）乙烷（THPE）为原料合成了一种环状磷酸酯阻燃剂DOPC-THPE,采用红外光谱、核磁氢谱、核磁碳谱、核磁磷谱表征了其化学结构。将该阻燃剂添加到聚丙烯（PP）中,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）实验研究了材料的阻燃性能,同时利用热重分析（TGA）表征了阻燃剂和材料的热稳定性。结果表明DOPC-THPE具有较好的热稳定性和成炭性,700 ℃残炭量达35.9%,30%添加量可使PP的LOI值从17.5%提高到25.0%,通过垂直燃烧V-1级。     

磷-氮膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配对聚丙烯的性能影响

将磷-氮膨胀阻燃剂和溴锑阻燃剂分别单独或者按照一定的比例复配与聚丙烯（PP）熔融共混挤出制备阻燃PP复合材料,通过垂直燃烧测试、锥形量热测试、热失重分析、扫描电镜测试等研究其阻燃性能和阻燃机理,通过力学实验研究不同阻燃剂的添加对PP物理性能的影响。结果表明,单独添加膨胀型阻燃剂,阻燃剂的含量达到21%才能实现1.6mm样条UL-94 V-0级,单独添加溴锑阻燃剂,阻燃剂的添加量为32%时,2mm的样条只能达到V-1级,将膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配,总添加量19%可以实现1.6mm样条UL-94 V-0级;在锥形量热测试中,复配体系的Av-HRR、Av-EHC、THR值都明显降低,形成的残炭更加坚硬致密。磷-氮膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配可以降低阻燃剂的添加量,两者有明显的协效阻燃作用。     

无卤阻燃PBT的阻燃性及热稳定性

研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与无卤磷-氮复配型阻燃剂复合体系的阻燃性能,着重研究了UL-94垂直燃烧性能、LOI以及TGA。结果表明:该P-N复配阻燃剂可有效地帮助复合体系通过UL-94燃烧性能测试,提高LOI及复合体系的热稳定性。     

高效阻燃硅橡胶材料的制备及性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和甲基乙烯基二甲氧基硅烷(VMDS)为原料,合成了阻燃剂聚(10-(2-二甲氧基二甲基硅烷)-9-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)(DOPO-VMDS)并添加到107型硅橡胶(RTV)中。测试结果表明,当DOPO-VMDS的添加量为19%(wt)时,RTV材料在垂直燃烧测试中通过了UL-94 V-0级,极限氧指数(LOI)值达到了29.4%。表明合成的阻燃剂对RTV具有很好的阻燃效率。阻燃剂的加入促进了RTV材料的降解和成炭,形成的炭层在燃烧过程中发挥了良好的阻隔作用,抑制了可燃物、氧气和热量的传递,RTV材料从而获得了优异的阻燃性能。同时随着阻燃剂的加入,材料的力学性能略有提高。     

POSS/DOPO衍生物阻燃改性有机-无机杂化环氧树脂的制备

将低聚倍半硅氧烷(POSS)和一种高效9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(D-bp)通过化学键合的方式引入到环氧树脂的固化体系中制备了有机-无机杂化环氧树脂,并对其阻燃性能和力学性能进行分析。结果表明,有机-无机杂化环氧树脂表现出优异的综合性能,当磷含量仅为0.25%时,有机-无机杂化环氧树脂的阻燃级别能达到UL94 V-0级,峰值热释放速率(p-HRR)、总热释放量(THR)和有效燃烧热(EHC)为515.7 kW/m²、157.2 MJ/m²和23.9 MJ/kg,分别降低了45.1%、22.1%和24.4%,力学性能也有明显改善。     

DOPA接枝氢氧化镁实现POE体系同时阻燃和高韧的研究

采用氧化后的磷杂菲(DOPA)接枝氢氧化镁(MH)制备了有机无机杂化阻燃剂DOPA-MH。傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试证明该杂化阻燃剂合成成功;扫描电子显微镜(SEM)测试结果证明,MH的形貌并未明显受到DOPA的影响,且无明显团聚形成。垂直燃烧(UL 94)测试分析了DOPA-MH对乙烯-辛烯共聚物(POE)体系阻燃性能的影响。结果表明,POE/DOPA-MH和POE/MH体系垂直燃烧都可通过1 mm厚度下UL 94的V-0级,但POE/DOPA-MH燃烧时间缩短。力学性能测试结果表明,在DOPA改性MH后,POE复合材料断裂伸长率得到大幅改善。与POE/MH体系相比,POE/DOPA-MH断裂伸长率从前者的210.6%大幅增加到770.5%。以上结果表明,DOPA接枝MH能有效地同时阻燃和高韧化POE体系。     

无卤阻燃聚氨酯的性能研究

采用磷系包覆次磷酸铝和氮系三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂进行复配,通过极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧测试及力学性能测试等研究了复合阻燃剂粒径分布、配比及添加量对聚氨酯(PU)材料阻燃性能的影响。结果显示：添加24质量份平均粒径3～5μm的复合阻燃剂,PU的UL-94垂直燃烧测试达到了V-0级,极限氧指数达到了29.0%。     

DOPO衍生物阻燃环氧树脂的制备与性能研究

通过3-氨基苯氧基邻苯二甲腈(3-APN)与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)反应,合成腈基型含磷阻燃剂DOPO-ATR,将阻燃剂按一定比例与双酚A型E-51环氧树脂复合,制备阻燃环氧固化物。通过TG测试、LOI测试、垂直燃烧测试和锥形量热测试,探究DOPO-ATR对阻燃环氧固化物的热稳定性和阻燃性能的影响,同时探究DOPO-ATR的阻燃机理。结果表明:当DOPO-ATR的添加量为10%时,阻燃环氧树脂的LOI值最大为34.8%,与纯EP相比提升55.4%;UL-94等级为V-0级,热释放速率峰值最小为533.28 kW/m~2,与纯EP相比降低32%;总热释放量最小为58.98 MJ/m~2,与纯EP相比降低43%;总烟气释放量最小为35.0 m~2。同时,DOPO-ATR的加入能够提高EP的热稳定性和残炭率。通过阻燃机理可知,DOPO-ATR在气相和凝聚相中均表现阻燃效果。因此,DOPOATR对EP具有一定的阻燃效果,且阻燃剂含量为10%时,阻燃效果最好。     

磷杂吖嗪类高效阻燃环氧树脂的制备与表征

合成了一种5,10-二氢-磷杂吖嗪-10-氧化物(DPPA)的二氨基衍生物(DPPA-NH_2),采用傅里叶红外光谱和核磁氢谱对其结构进行了表征。将DPPA-NH_2作为4,4-二氨基二苯基甲烷(DDM)的共固化剂引入到环氧树脂E-51中,对其固化物的阻燃性能、力学性能和热稳定性能进行测试。结果表明,DPPA-NH_2对环氧树脂具有高效阻燃作用,当DPPA-NH_2添加量为质量分数2.0%时,固化物的LOI高达33.3%,垂直燃烧通过UL-94 V-0等级,且弯曲强度和拉伸强度分别提升了11.4%和20.2%,热稳定性基本保持。     

EG与IFR复合阻燃ABS的动态燃烧性和协同效应

将可膨胀石墨(EG)与P-N型膨胀阻燃剂(IFR)复合阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂,阻燃剂添加量为20%(质量分数,下同),通过极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧测试(UL-94)仪、锥形量热(CONE)仪和扫描电镜(SEM)研究了EG与IFR复合阻燃ABS的协同效应。结果表明,EG/IFR质量比为1/1为最佳配比,阻燃ABS的LOI达到29%,UL-94为V-0级;EG与IFR复合阻燃ABS,表现出一定的协同作用;通过SEM观察ABS/EG/IFR试样燃烧后样品发现,EG与IFR起到协同阻燃作用。     

多功能磷酸酯共聚物阻燃HDPE木塑复合材料的性能

以1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷、多聚磷酸、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、双酚A型环氧树脂和三聚氰胺为原料合成磷酸酯共聚物，以其为阻燃剂对高密度聚乙烯（HDPE）/木粉（WF）木塑复合材料进行阻燃改性，并评价了阻燃剂含量对复合材料阻燃性能、力学性能和热性能的影响。结果表明：集酸源、气源和碳源为一体的磷酸酯共聚物的热稳定性明显高于常规磷系阻燃剂，阻燃剂含量为20%(w)时，HDPE/WF复合材料的垂直燃烧等级达到UL 94 V-0级，极限氧指数高达31.5%，残炭量提高了21.5%(w)；随阻燃剂含量增加，复合材料的拉伸强度呈先上升后下降的趋势。     

磷杂菲化合物的合成与阻燃EP/PET 复合材料的性能研究

合成了一种磷杂菲化合物(POH),并将其添加到双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂(DGEBA)/4,4’一二氨基二苯砜(DDS)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的复合体系中，制备了一系列复合材料POH/PET/DGEBA/DDS。通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL-94)测试、热重分析(TGA)和三点弯曲测试了POH/PET/DGEBA/DDS的阻燃性能、热稳定性能和机械性能。实验结果表明：当体系含磷量达1.5wt%时，POH-1.5/PET/DGEBA/DDS在700℃的残炭生成量高达43.9%,LOI值达32.5%,并达UL-94 V-0级，呈现了优异的阻燃效果。     

酚醛树脂基木塑复合材料的阻燃性能和热性能研究

利用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)合成了一种有机磷无卤阻燃剂(D-bp),将其用于酚醛树脂基木塑复合材料的阻燃改性,并通过UL 94垂直燃烧、锥形量热、热重分析和动态力学性能等测试研究了磷含量对该木塑复合材料阻燃性能的影响。结果表明:D-bp的阻燃机理以凝聚相阻燃为主,可使酚醛树脂基木塑复合材料获得优异的阻燃性能。当木塑复合材料的磷含量为0.75%时,其阻燃等级能达到UL 94V-0级,失重5%的热分解温度(Td,5%)提高了11℃;当木塑复合材料的磷含量为1%时,最大热释放速率(P-HRR)和总热释放量(THR)分别为219.3 kW/m2和65.82 MJ/m2,比未阻燃材料分别降低了34.5%和12%。     

新型含磷阻燃环氧树脂的性能研究

本文将前期实验合成的阻燃剂三[4-(次甲基-羟基-磷杂菲)苯氧基]氧化磷(DOPO-TPPO)添加到环氧树脂中,以二氨基二苯硫砜(DDS)为固化剂制备阻燃环氧树脂固化物,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试研究了材料的阻燃性能,通过TGA测试研究了材料的热稳定性及成炭性能,通过耐水测试研究了材料的耐水性能,通过扫描电镜(SEM)研究了炭层的形貌。测试结果表明:当阻燃剂的添加量为14wt%时,此时材料中的磷含量仅为1.1wt%,材料通过了垂直燃烧测试的UL-94 V-0级,氧指数达到了33.5%,表现了很好的阻燃效率。热重分析测试结果表明,阻燃剂的加入促使材料提前降解,同时提高了材料的成炭性能,在700℃时材料的残炭量由14.1%提高到了27.8%。耐水测试表明,阻燃剂的加入降低了材料的吸水率,耐水测试后材料依然保持了很好的阻燃性能。SEM测试表明,阻燃剂的加入使得材料在燃烧过程中形成了更加均一、致密的炭层,很好的保护了下层材料,从而提高了环氧树脂材料的阻燃性能。     

功能化磷酸钛对PC阻燃和力学性能的影响

成功制备了一种核-壳结构的磷酸钛阻燃剂(F-TiP),并通过熔融共混法将其添加到聚碳酸酯(PC)中。采用极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧试验(UL-94)、热重分析(TG)及拉伸测试等方法,分析了该复合材料的阻燃和力学性能。结果表明:核-壳结构磷酸钛阻燃剂的最优含量为6%,此时复合材料体系的LOI为32.7%,同时其达到了UL-94的V-0级别。由于F-TiP阻燃剂的存在,TG分析结果显示炭层成碳量增加,且SEM分析显示炭层结构更为致密,并发现磷酸钛核和功能化壳之间存在协同阻燃作用。在6%范围内,随阻燃剂F-TiP含量的增加,复合材料的拉伸强度上升,断裂伸长率下降。