DOPOHM/丙烯酸树脂复合材料的制备及阻燃性能研究

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）与甲基丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）反应合成了有机膦阻燃剂——2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)丙酸-2-羟乙酯(DOPOHM),以DOPOHM对丙烯酸树脂进行阻燃,得到阻燃丙烯酸树脂复合材料（DOPOHM/AR）。利用TGA分析仪和极限氧指数（LOI）测定仪测定了复合材料的热稳定性和阻燃性能,用SEM、XPS和EDS研究了复合材料的阻燃机制;通过Horowitz-Metzger理论计算复合材料的分解活化能(Ea)。结果表明：DOPOHM/AR的分解活化能（Ea）随DOPOHM用量的增加而升高,DOPOHM对丙烯酸树脂热降解速率具有抑制作用,DOPOHM的热分解产物聚磷酸盐催化基体成炭,致密的炭层覆盖在材料表面构成热量和分解产物逸散的屏障;当DOPOHM用量占单体总质量的25%时,复合材料的LOI达到26,UL-94测试达V-0级。     

磷杂化低聚物/聚苯乙烯材料的制备及阻燃性能

二氯磷酸苯酯(PDCP)、乙二醇(EG)和甲醇通过逐步聚合法合成磷杂化低聚物(OPP),OPP与聚苯乙烯(PS)掺杂共混,制备了磷杂化低聚物/聚苯乙烯(OPP/PS)复合材料。通过FTIR和凝胶渗透色谱(GPC)对OPP进行了表征。采用万能材料试验机、热重分析仪(TGA)、极限氧指数(LOI)测定仪和微型量热仪考察了OPP/PS复合材料的机械性能、热稳定性和燃烧性能,利用SEM和XPS表征了炭层形貌及成分,通过Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算了复合材料的热降解活化能(Ea)。结果表明:随着OPP质量分数的增加,复合材料残炭率逐渐提高。当w(OPP)=10%时,OPP/PS复合材料的热释放速率峰值(PHRR)为585.00 W/g、总热释放量(THR)为14.41 k J/g、LOI为24.5%、氮气氛围中残炭率为11.27%,Ea随热降解转化率(α)的增大而增大。OPP的热分解产物聚偏磷酸催化基体成炭,并与炭层覆盖在材料表面构成了热和氧的隔断层,提高了OPP/PS复合材料的热稳定性与阻燃性能。     

含磷丙烯酸树脂的制备及其阻燃性能研究

采用甲基丙烯酸羟乙酯与五氧化二磷制备含磷单体—甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯(PMOE),并用于合成含磷丙烯酸乳液。研究含磷单体含量对乳液聚合过程稳定性及其树脂阻燃性能的影响。采用红外光谱(FTIR)分析含磷丙烯酸乳液的化学组成;通过热重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)和UL-94方法测试含磷丙烯酸树脂的热稳定性和阻燃性能,并利用扫描电镜(SEM)观察含磷丙烯酸树脂残炭微观形貌。实验结果表明:当乳液体系中含磷单体的含量低于30%(wt)时,可以制备得到具有高单体转化率、低凝胶率且储存稳定良好的含磷丙烯酸乳液。随着含磷单体的提高,树脂的成碳率增大,LOI值提高,阻燃性能也得到提高。当含磷单体的用量为30%(wt)时,改性树脂的LOI值可以达到29.5%,并能通过UL-94测试的V-0级别,700℃下的成碳率可达54%(wt)。通过对树脂残炭的微观形貌分析,证明磷元素在丙烯酸树脂体系中主要起到凝聚相阻燃作用。     

阻燃剂二羟基硅酸双笼硫代磷酸酯的合成及应用

以四氯化硅(STC)与1-硫基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(SPEPA)为原料,合成了氯化硅酸双-1-硫基磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛基-4-甲酯(SDSPEC),而后经水解得到二羟基硅酸双-1-硫基磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛基-4-甲酯(SDSPE)。探讨了反应温度、反应时间及物料比对产率的影响,得到的最优工艺条件为:二氧六环作溶剂,n(STC)∶n(SPEPA)=1.0∶2.1,在30℃下反应6 h,水解反应条件为:n(SDSPEC)∶n(H_2O)=1.0∶2.0,60℃下反应4 h,得到SDSPE,产率为93.9%。通过FTIR、~1HNMR、热重分析及极限氧指数测试对产物的结构及性能进行了表征。结果表明,产物有很好的热稳定性,分解温度达270℃;当SDSPE加入量达到191不饱和树脂质量的20%时,191不饱和树脂的LOI值为28%,且残炭量高达38.6%,表明应用于191不饱和树脂时,表现出了较好的阻燃成炭效果。     

DOPO阻燃PLA/BF复合材料的制备与性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为阻燃剂,制备了聚乳酸/竹纤维(PLA/BF)阻燃复合材料,并通过极限氧指数(LOI)测试、热重分析、力学性能测试和扫描电镜(SEM)分析等手段考察了阻燃剂DOPO对复合材料阻燃性能、热降解行为及力学性能的影响。结果表明:DOPO对PLA/BF复合材料具有良好的阻燃效果。其中当DOPO用量达到4%时,复合材料的LOI由DOPO添加前的22.5%增至29.5%,材料的阻燃性能得到明显提升;同时,复合材料的热稳定性也明显提高,其最大热分解温度由331℃升至357℃,DTG曲线面积明显减小。     

含硫有机硅磷阻燃成炭剂的合成与应用

以二苯基二甲氧基硅烷(DMDPS)和1-硫基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(SPEPA)为原料,合成了一种Si、P、S三元素协同阻燃成炭剂二苯基硅酸双-1-硫基磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛基-4-甲酯(DPSSPE)。考察了溶剂、反应温度、反应时间及原料物质的量比等对DPSSPE产率的影响。结果表明,最佳反应条件为:n(DMDPS)∶n(SPEPA)=1.0∶2.2,无溶剂下,反应温度为140℃,分馏反应时间为7 h,此时DPSSPE产率为94.5%。通过FTIR、~1HNMR、TG及极限氧指数(LOI)对产物的结构及性能进行了表征与测试。测试结果表明:该化合物热稳定性良好,分解温度达350℃;当DPSSPE的加入量为20%时[以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的质量为基准],PBT的LOI达到28%,且燃烧时成炭不滴落,表明DPSSPE应用于PBT中有良好的阻燃及成炭防滴落效果;当DPSSPE与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)的加入量分别为12%和8%时(以PBT的质量为基准),PBT的LOI达到34%,且能迅速成炭,表明DPSSPE与MPP复配用于PBT阻燃时表现出协同增效性。     

膨胀型阻燃剂APP/MA/PEPB的制备及其在ABS中的应用

用氧代-4-羟甲基-2, 6, 7-三氧杂-1-磷杂双环[2, 2, 2]辛烷（PEPA）作为中间产物,与苯甲酰氯反应合成了新型成碳剂苯甲酸(1 -氧-2,6,7 -三氧杂-1 -磷双环[2.2.2]辛烷-4 -基)甲酯(PEPB)。通过傅立叶红外和1H-NMR确定了结构的正确性。与三聚氰胺（MA）和聚磷酸铵（APP）按一定比例复配成膨胀型阻燃剂（IFR）用于ABS的阻燃研究。结果表明PEPB的初始分解温度(分解10%时)为310℃比传统成碳剂季戊四醇（PER）提高了58℃,当APP/MA/PEPB按2: 1: 2比例复配阻燃效果最佳,添加量为30%时,阻燃复合材料燃烧等级达到V-0,拉伸强度为40.15MPa,吸水率为1.77%,相比APP/MA/PER按2: 1: 2比例复配添加的ABS阻燃复合材料拉伸强度和吸水率分别提高33.4%和下降84.2%。扫描电子显微镜（SEM）结果表明复合材料燃烧后微观炭层致密无孔洞。     

无卤阻燃PBT的制备与性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和衣康酸(ITA)为原料合成了新型含磷阻燃剂9,10-二氢-10-(2,3-二羧基)丙基-10-磷杂菲-10-氧化物(DDPO),采用傅立叶变换红外光谱、核磁共振分析和元素分析对目的产物的结构进行了表征。将其用作阻燃剂与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)熔融共混,制备了阻燃PBT/DDPO共混物。对PBT/DDPO共混物的阻燃性、热性能和机械性能进行了研究。结果表明:DDPO对PBT基体树脂有很好的阻燃和增强效果。随着DDPO的加入量的增加,PBT树脂的LOI增大,从纯PBT的21.0%增加到31.2%;当DDPO的含量为15%时,共混物的阻燃性即可达到UL-94 V-0级。DDPO的加入使PBT树脂的拉伸强度和弯曲强度得到明显改善。     

二(2,3—二溴丙基)烯丙基异三聚氰酸酯对丙烯酸系树脂的阻燃研究

用氧指数(LOI)、热失重(TGA)、微分热失重(DTG)等方法研究了二(2,3—二溴丙基)烯丙基异三聚氰酸酯对丙烯酸系树脂阻燃性的影响。结果表明二(2,3—二溴丙基)烯丙基异三聚氰酸酯对丙烯酸系树脂有一定的阻燃作用,与三氧化二锑配用时具有阻燃协同效应,阻燃效果较好,与磷酸三甲苯酯配用时没有协同效果。     

DOPO衍生物的合成及其在阻燃聚碳酸酯中的应用

合成一种DOPO衍生物对[3-羧基-3-(6-氧-(6H)-二苯并-(c,e)(l,2)-氧膦杂己环-6-酮)丙酰胺基]苯磺酸钾(DOPO-ACA)并添加到聚碳酸酯(PC)中,制备PC/DOPO-ACA复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及热重分析测试对纯PC和PC/DOPO-ACA复合材料的阻燃性能、热稳定性进行研究,同时研究了材料的力学性能。结果表明,DOPO-ACA具有较高的阻燃效率,当添加的DOPO-ACA质量分数为0.1%时,其LOI为34.5%且达到UL94 V-0级,但DOPO-ACA未能改善复合材料炭层的热稳定性;当DOPO-ACA添加量小于0.25%时,其力学性能基本不受影响。