改性Al(OH)_3与苯乙基桥链DiDOPO协同阻燃环氧树脂研究

采用改性氢氧化铝(Al(OH)_3)与苯乙基桥链9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DiDOPO)对环氧树脂(EP)进行阻燃并制备阻燃环氧固化物。通过极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧测试、锥形量热仪(CCT)、热失重分析(TGA)对EP复合材料的阻燃性能、残炭微观结构、热稳定性能进行研究,并利用扫描电子显微镜(SEM)、热重-红外联用(TG-IR)研究Al(OH)_3与DiDOPO的协同阻燃机理。结果表明:Al(OH)_3与DiDOPO具有较好的协同阻燃作用,当Al(OH)_3与DiDOPO添加量均为12.5%时,EP固化物的LOI值高达30.1%,UL94级别为V-0级;在凝聚相中,Al(OH)_3燃烧颗粒向炭层表面富集,并与DiDOPO生成致密阻隔层,起到隔热和分离的作用,而DiDOPO在气相中发挥一定的阻燃作用,主要是磷的释放对火焰产生抑制作用。     

DOPO改性ATH阻燃环氧树脂性能的研究

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)改性氢氧化铝(ATH),制备了(DOPO-ATH)阻燃剂,并用以阻燃环氧树脂(EP)。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、对DOPO-ATH进行了结构表征和热分析。通过锥形量热测试(CCT)、扫描电子显微镜(SEM)、热重红外联用(TG-FTIR)等手段对EP/DOPO-ATH复合材料的阻燃性能及残炭结构进行研究。结果表明,DOPO-ATH的残炭率(700℃)高达68%,具有较好的成炭能力。与纯EP相比,7%DOPO-ATH使EP的热释放速率峰值(pHRR)下降到689.5kW/m~2,相比纯EP的pHRR(1079.2kW/m~2)下降了36%。随DOPO-ATH含量的增加,EP/DOPO-ATH的残炭率逐渐增加,EP/DOPO-ATH燃烧炭层致密,炭层中以含磷和铝的化合物为主,形成了良好的凝聚相阻燃机理,同时DOPO-ATH在气态阶段磷的释放对EP固化物的火焰抑制作用,实现气相阻燃机理。     

木质素与含磷阻燃剂对环氧树脂固化物阻燃性能的影响

利用不同质量比的木质素、苯酐（PA）、环氧树脂（EP）、2-（二苯基磷酰基）琥珀酸（DPPOSA）共固化制备出一系列环氧树脂固化物,采用极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧评级测试、锥形量热仪热释放速率和总热释放量测试、空气条件下的热重分析测试和扫描电镜对环氧固化物进行测试和分析。当EP为90.0%、PA为6.5%、DPPOSA为2.0%、木质素为1.5%时制备的环氧固化物（P-12）的热稳定性能和阻燃性能得到了明显的改善。阻燃性能测试表明：其极限氧指数（LOI）达到34.6%,垂直燃烧测试通过UL-94的V-0级,热释放速率和热释放总量也有效降低;热降解测试结果表明：DPPOSA和木质素的加入可以使材料的降解时间提前,成炭能力增强;扫描电镜结果显示：添加DPPOSA和木质素的环氧固化物燃烧后形成连续、均一、紧密的炭层,进一步证明DPPOSA和木质素的加入使环氧固化物的成炭能力得到增强。     

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。     

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%。     

磷杂菲三嗪双基化合物阻燃环氧树脂的量效关系

将三-(DOPO-羟甲基苯氧基)-三嗪(Trif-DOPO)添加到双酚A缩水甘油醚/4,4′-二氨基二苯砜环氧树脂(EP)体系中,制备了一种无卤阻燃EP,利用差示扫描量热仪、热失重分析仪、根限氧指数(LOI)测定仪、垂直燃烧测试仪、锥形量热仪及吸水性试验测试了无卤阻燃EP的热性能、阻燃性能和吸水性能,研究了Trif-DOPO对EP性能影响的量效关系。结果表明,Trif-DOPO与环氧基体共同构成一个膨胀阻燃体系。与空白试样相比,随着体系磷质量分数从1.0%增至2.0%,阻燃试样的点燃时间、总热释放量、平均有效燃烧热、玻璃化转变温度均与Trif-DOPO的用量呈负相关性;阻燃试样锥量测试残炭的膨胀倍率与Trif-DOPO的用量呈正相关性;而阻燃试样的热释放速率峰值和平均热释放速率虽明显减小,但在研究的范围内受阻燃剂含量的影响不大。此外,随着Trif-DOPO用量的增加,试样的LOI先增大后减小,当体系磷质量分数为1.2%时,试样的阻燃性能最佳,其LOI为36.0%,垂直燃烧性能达到UL 94 V–0级。Trif-DOPO的添加还能够在一定程度上降低EP的吸水率。     

聚磷酸铵对阻燃环氧树脂(E44)的阻燃机理研究

将聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂,加入到环氧树脂E44(EP)中,固化剂选用聚酰胺200#,制备出的阻燃环氧固化物具有一定的阻燃性能,研究结果表明聚磷酸铵(APP)与环氧树脂E44具有很好的相容性,阻燃效果较好。当加入聚磷酸铵达到20份的时候,阻燃环氧树脂的极限氧指数达到33.4%。并通过对制备的阻燃环氧树脂进行极限氧指数(LOI)、热失重分析(TGA)、动态热机械分析仪(DMA)、扫描电镜(SEM)等方面的分析,对环氧树脂固化物的阻燃机理进行了深入的研究。     

DOPO基低聚物与介孔二氧化硅协同阻燃环氧树脂

采用介孔二氧化硅(MS)与9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物基低聚物(PDAP)对环氧树脂(EP)进行阻燃,制备阻燃环氧固化物。通过热重分析、极限氧指数(LOI)和UL–94测试对固化物的热稳定性和阻燃性能进行研究,并利用红外光谱、裂解–气相色谱/质谱联用仪和扫描电子显微镜对MS与PDAP的协同阻燃机理进行研究。结果表明,PDAP与MS存在较好的协同阻燃作用,当4%的PDAP和0.5%的MS添加至EP中,得到的固化物在燃烧时出现剧烈的吹熄现象,其LOI值高达34.3%,并通过UL–94的V–0级测试。在凝聚相,PDAP降解产生的磷酸类物质与MS反应生成磷硅酸盐,促进生成富磷、硅的致密炭层。在气相的阻燃机理主要是含磷自由基的猝灭作用和难燃气体的稀释作用。     

硅磷杂化物/环氧树脂固化物的性能研究

以γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(KH-560)与磷酸反应合成了一种含磷硅烷偶联剂,将这种含磷硅烷偶联剂与硅溶胶按一定配比进行水解缩聚反应,得到一种硅磷杂化物,将该硅磷杂化物引入到双酚A环氧树脂(E-51),以4,4′-二氨基二苯基甲烷为固化剂,制备了硅磷杂化物/环氧树脂固化物。对该固化物的玻璃化转变温度、热失重、拉伸强度、极限氧指数(LOI)进行了测试。结果表明,该固化物玻璃化转变温度,700℃残炭量以及LOI均比纯环氧树脂固化物高,拉伸强度却下降较少。当硅磷杂化物的添加量占环氧树脂质量的50%时,该固化物的玻璃化转变温度可以达到178℃,极限氧指数可以达到28.2,与纯环氧树脂固化物相比,分别提高了18℃和25%。与纯环氧树脂固化物相比,该硅磷杂化物/环氧树脂固化物具有较好的阻燃性及热稳定性。     

聚磷酸酯膨胀阻燃剂复配有机蒙脱土阻燃改性环氧树脂

以间苯二胺为固化剂,聚苯氧基磷酸210氢9氧杂磷杂菲对苯二酚酯（POPP）、聚磷酸铵（APP）为阻燃剂, 复配质量分数为1 %有机蒙脱土（OMMT）为膨胀阻燃体系,对环氧树脂（EP）进行阻燃改性。通过极限氧指数测定仪、垂直燃烧测定仪同步热分析仪、锥形量热等研究改性EP的阻燃性能、热性能和力学性能。结果表明,当膨胀阻燃体系（2.5 %POPP/APP+1 %OMMT）添加量为3.5 %时,改性EP可达UL 94 V-0级,同时LOI为25.2 %;当膨胀阻燃体系添加量为11 %时,改性EP的LOI值进一步升高到31.7 %;阻燃剂的加入,使EP的初始分解温度略有降低,但残炭量明显增加;POPP/APP/OMMT的加入很大程度上降低了EP的热释放速率、烟释放量和平均热释放速率。     

壳聚糖基阻燃剂制备及在防火涂层中应用

以生物材料壳聚糖（CTS）、季戊四醇磷酸酯（PEPA）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）为原料,制备壳聚糖基膨胀型阻燃剂（PMC）。并通过FTIR、XRD、TG对阻燃剂的结构及热性能进行了表征;以不同阻燃剂对水性环氧树脂涂层进行阻燃化改性,制备三种阻燃涂层EP1、EP2和EP3,并将阻燃涂层用做钢结构的防护涂层。用TG、极限氧指数（LOI）、UL-94、SEM对样品的热性能及阻燃性能进行了表征,用附着力实验仪测试涂层的附着力。结果表明：当PMC质量分数为10%时,EP3可通过UL-94 V-0测试;相比纯EP涂层,EP3残炭量提高47%,LOI可达25.5%。附着力测试结果表明,阻燃剂的添加不会降低涂层的附着力。     

含磷阻燃环氧树脂体系研究进展

简要介绍了磷系阻燃剂作为一类新型无卤阻燃剂的特点和阻燃机理,重点综述了含磷阻燃环氧树脂体系的含磷固化剂、含磷环氧化合物及含磷环氧半固化物和添加磷型阻燃的进展,并通过热稳定性、成炭率和极限氧指数（LOI）等阻燃性能参数揭示了各类方法的阻燃效果,最后对含磷阻燃环氧树脂体系研究的未来进行了展望。     

新型含磷阻燃剂的制备及在环氧树脂体系中的应用

本文以三氯氧磷、对羟基苯甲醛及DOPO为原料成功合成了一种新型含磷阻燃剂DOPO-TPPO,采用FTIR测试对其结构进行了表征。通过热重分析测试(TGA)研究了产物的热稳定性、热降解行为及成炭性能,表明该阻燃剂具有较好的热稳定性和成炭性能。将阻燃剂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)测试研究了环氧树脂固化物的阻燃性能。结果表明:合成产物的起始热分解温度为195℃,在700℃时的残炭量为29%,当阻燃剂添加量(质量分数)为11.0%时,环氧树脂固化物能通过垂直燃烧UL-94 V-0级,氧指数高达32.0%,表明该物质对环氧树脂材料具有优异的阻燃性能。     

分子间磷杂菲与磷腈双基协同阻燃环氧树脂研究

将六苯氧基环三磷腈(HPCP)和9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物(DOPO)复合应用于阻燃环氧树脂(EP),通过极限氧指数和垂直燃烧性能测试、热失重分析、锥形量热分析等研究了其协同阻燃EP的性能,探讨了协同阻燃机理。结果表明,当DOPO在HPCP/DOPO复合阻燃剂中所占比例达到80%时,样品的阻燃级别达到UL94 V–0级,总热释放量降低,优于两种阻燃剂单独使用条件下对EP的阻燃效果,表明磷腈和磷杂菲两种阻燃剂之间存在着协同阻燃效应。     

含三聚氰胺有机硅杂化物的环氧树脂性能研究

利用羟甲基化三聚氰胺和γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷反应制备了三聚氰胺有机硅杂化物,并用FTIR、29S iNMR对其结构进行了表征。然后将其与环氧树脂共混固化,对固化物热性能、阻燃性、力学性能进行了分析。结果表明,该三聚氰胺有机硅杂化环氧树脂固化物不仅保持纯环氧树脂玻璃化转变温度,而且在空气和氮气中的热失重分析显示,高温区域的热稳定性及残碳率比纯环氧树脂高;三聚氰胺有机硅杂化环氧树脂固化物的极限氧指数达到30.2,与纯环氧树脂相比,该固化物的极限氧指数提高了43%左右,抗冲击强度有较大幅度的提高,当三聚氰胺有机硅杂化物的添加量为环氧树脂质量的5%时,环氧树脂固化物的抗冲击强度达到20.3 kJ/mol;扫描电子显微镜照片显示三聚氰胺有机硅杂化环氧树脂的韧性较纯环氧树脂有很大提高。     

纳米Al_2O_3对含磷环氧树脂体系的性能影响

研究了以纳米Al_2O_3作为协同阻燃剂,对EP/DOPO和EP/HPCTP树脂固化物阻燃性能的影响。通过热重分析测试(TGA)、动态热机械分析测试(DMA)、氧指数测定(LOI)及垂直燃烧测试(UL-94)重点探讨了树脂固化物的耐热及阻燃性能。测试结果表明,含磷阻燃剂有助于提高环氧树脂固化物的阻燃性能,但会降低其玻璃化转变温度(Tg)。随着纳米Al_2O_3的加入,残炭率(800℃)、极限氧指数(LOI)得到进一步的提高,并且能够在一定程度上提升树脂固化物的玻璃化转变温度(Tg)和初始热裂解温度(T5%)。     

阻燃环氧树脂乳液的制备及其阻燃性能研究

通过反应性阻燃剂DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)和二乙醇胺对邻甲基酚醛环氧树脂进行接枝改性,然后用冰乙酸中和后制备得到阻燃环氧树脂乳液。研究反应温度、反应时间和催化剂用量等因素对DOPO接枝环氧树脂反应的影响;考察二乙醇胺用量、中和度等因素对环氧树脂水性化结果的影响;通过燃烧法、LOI值和热重表征制备得到阻燃环氧树脂乳液固化物的阻燃性能。结果表明,在催化剂三苯基磷用量为环氧树脂2.0%(wt),150℃条件下反应4 h为DOPO接枝改性的最优条件。二乙醇胺改性环氧树脂水性化开环率为25.0%,中和度为95.0%时,可以得到稳定性能优良的阻燃水性环氧树脂乳液。当树脂磷元素质量含量为3.0%时,其固化物LOI值可以达到39.2,700℃残碳率达到30.0%(wt),具有优良的阻燃性能。     

二茂铁对DOPO/环氧树脂体系燃烧性能及固化反应动力学的影响

为研究二茂铁对磷杂菲(DOPO)/环氧树脂(EP)体系燃烧性能及固化反应动力学的影响,将不同比例的二茂铁与DOPO/EP体系复配制备了阻燃EP复合材料,通过氧指数(LOI)测试、UL94垂直燃烧测试、烟密度测试和热重分析研究了阻燃EP复合材料的燃烧性能和热氧稳定性,并通过非等温DSC法研究了二茂铁对DOPO/EP体系固化反应动力学的影响。结果表明,二茂铁和DOPO在阻燃EP复合材料中表现出明显的阻燃协效作用,添加了二茂铁的阻燃EP复合材料的LOI最高可达34.8%,烟密度等级(SDR)最低降至71.43。热重分析表明,二茂铁会降低阻燃EP复合材料的热氧稳定性,但是可以显著增加热解残炭量。固化反应动力学研究结果表明,二茂铁的添加使阻燃EP体系固化反应的活化能E_a和指前因子A均减小。研究工作可以为高性能阻燃EP复合材料的开发提供参考。     

铝-有机磷杂化纳米棒阻燃剂提高环氧树脂阻燃性和力学性能

以苯基磷酸(BPA)和氢氧化铝(ATH)缩合反应制备得到铝-有机磷杂化纳米棒状阻燃剂(AOPH-NR),并制备环氧树脂(EP)/AOPH阻燃复合材料,通过红外光谱、XRD和透射电镜(TEM)对AOPH-NR纳米进行结构表征。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)、锥形量热测试及弯曲强度研究了AOPH-NR对材料阻燃性和力学性能的影响。结果表明,添加25%AOPH-NR的环氧树脂弯曲强度可以提高到纯净环氧树脂的两倍;AOPH-NR能有效降低环氧树脂热释放速率(HRR),减少材料燃烧时的总烟释放量(TSR);与纯净的ATH相比,AOPH-NR具有更好的热稳定性,可以有效提高环氧树脂阻燃性和力学性能。     

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.