硫化DOPO衍生物阻燃环氧树脂的性能与阻燃机制

为了获得综合性能好的阻燃环氧树脂(EP)复合材料,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)的衍生物应用于EP。首先,通过DOPS和马来酸酐(MAH)反应合成磷杂菲衍生物马来酸酐-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(MAH-DOPS),采用FTIR、¹H NMR、³¹P NMR等手段确定其结构;其次,分别将DOPS和MAH-DOPS添加到EP中,通过共混制备复合材料DOPS/EP和MAH-DOPS/EP;再次,对比了DOPS/EP和MAH-DOPS/EP的热稳定性、阻燃性能和力学性能;最后,探讨了MAH-DOPS对EP的燃烧性能和热降解行为的影响,深入分析其阻燃机制。通过对比发现：阻燃剂DOPS的初始分解温度(T_5%,205.4℃)低于MAH-DOPS(235.2℃),在添加相同质量分数的阻燃剂时,复合材料DOPS/EP的热稳定性也低于MAH-DOPS/EP,与阻燃剂热稳定性一致;阻燃剂DOPS和MAH-DOPS均能改善EP的阻燃性能,MAH-DOPS/EP具有更优异的阻燃效果。...     

双基协同阻燃环氧树脂HPCTP-DOPS/EP的性能研究

单一的磷杂菲、磷腈类阻燃剂的阻燃效果有限,为了改善9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)对环氧树脂(EP)的阻燃效果,将DOPS和六苯氧基环三磷腈(HPCTP)复配应用于EP。在总含P量为1.2wt%时,通过调整磷杂菲和磷腈阻燃剂中含P量的比例,将DOPS和HPCTP复配添加到EP中,制备EP复合材料。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重(TG)、锥形量热(CONE)、扫描电镜-能量色散X射线谱(SEM-EDS)、热重-红外光谱联用(TG-IR)等测试手段研究不同比例的磷杂菲和磷腈基团对EP热稳定性和阻燃性能的影响,探究双基协同阻燃规律和机制。研究结果表明：P、S元素之间存在协同阻燃作用,当总含P量为1.2wt%时,复合体系中随着含S量的增加,HPCTP-DOPS/EP的LOI值和UL-94等级逐渐升高,当HPCTP和DOPS中的含P量比为0.2∶1时,HPCTP-DOPS/EP的LOI值为30.4%,达到UL-94 V-0级,总热释放量(THR)和热释放速率峰值(PHRR)显著降低,燃烧后形成了更加致密、稳定的膨胀炭层,优于两种阻燃剂单独使...     

DOPO-PHBA反应型阻燃剂的合成及其与TGIC复配体系对环氧树脂性能的影响

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和对羟基苯甲醛（PHBA）为主要原料,合成了一种新型的反应型阻燃剂DOPO-PHBA,利用FTIR和核磁共振谱（¹H-NMR、³¹P-NMR）对其分子结构和组成进行了分析表征。将DOPO-PHBA与异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）复配用于制备DOPO-PHBA-TGIC/环氧树脂（EP）复合材料,通过极限氧指数（LOI）、动态热机械测试（DMA）和TGA分别对DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明：成功制备了DOPO-PHBA,且DOPO-PHBA-TGIC复配型阻燃剂能显著改善EP的阻燃性能,当体系磷元素的质量分数为0.6wt%时,氧指数（LOI）由24%提高至32.5%;此外不同磷含量的DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的玻璃化转变温度（T_g）均保持在200℃以上并且在800℃时的残炭量不断提高,其初始分解温度和最大热失重速率均有所下降;燃烧后残炭的红外分析表明,该体系满足凝聚相阻燃机制,且DOPO-PHBA-TGIC的加入不会削弱EP的力学性能。     

一种具有良好抑烟性能的磷杂菲阻燃剂在环氧树脂中的应用研究

本工作通过两步反应合成了一种磷杂菲类高效阻燃剂10-(2,5-二羟基二苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS-NQ),并将其用于环氧树脂(EP)的阻燃改性,探究了阻燃改性对EP材料阻燃性能、热性能及力学性能的影响.采用红外光谱(FTIR)和核磁共振确定了阻燃剂DOPS-NQ的结构,并通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TG)、锥形量热(CONE)测试了阻燃EP复合材料的阻燃性能和热性能.结果表明,在阻燃剂添加量较少的情况下,DOPS-NQ与聚磷酸铵(APP)复配时能够有效地抑制热量及烟气的释放,增大EP复合材料的LOI及残炭量.其中,当DOPS-NQ/APP的添加量为20％时,阻燃EP复合材料的LOI值增大到32.8％,锥形量热测试表明TSP和SPR分别减小了92％和91％,pHRR、THR、CO的释放量分别下降了81.6％、67.1％、93.3％,残炭量增加了46.5％,同时DOPS-NQ的加入也有助于提升EP复合材料的力学性能.     

磷杂菲衍生物的合成及对环氧树脂阻燃性能与热降解行为的影响EI北大核心CSCD

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)与对苯醌为原料,合成10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10硫化物(DOPS-HQ),采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振和高分辨质谱确定其结构,并将其应用于环氧树脂(EP)的阻燃改性。采用热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和热重-红外光谱联用(TG-FTIR)等手段研究了阻燃剂DOPS-HQ对EP的热稳定性、热降解行为及阻燃性能的影响。结果表明,阻燃剂DOPS-HQ能提高复合材料的热稳定性和残炭量,改善材料的阻燃性能,降低其热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)。当DOPS-HQ的质量分数为15%时,复合材料的极限氧指数(LOI)值提高至32.5%,达到UL-94 V-0级,其PHRR和THR分别降低了32.7%和38.2%。TG-FTIR结果表明,DOPS-HQ/EP在热降解过程中会产生含磷自由基(PO·,HPO_(2)·,PO_(2)·等)作为H·,O·或HO·自由基的捕捉剂,从而主要在气相中发挥阻燃作用。     

环三磷腈和DOPS双基协同阻燃对环氧树脂性能的影响

为了提高环氧树脂(EP)的阻燃性能，将双基阻燃剂六(4-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物)-羟甲基苯氧基)环三磷腈(HAP-DOPS)和六苯氧基环三磷腈(HPCTP)/9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)分别添加到EP中，在含磷量为1.8%(质量分数)时，对比研究了磷腈、磷杂菲基团在分子内和分子间双基协同阻燃对EP性能的影响，探索了其阻燃规律，同时研究了不同添加量的HAP-DOPS对EP的热稳定性、阻燃性能和成炭性能的影响，并分析了其阻燃机理。结果表明，15%HAP-DOPS/EP的极限氧指数(LOI)值提高至31.4%，垂直燃烧测试(UL-94)达到V-0级；当HPCTP/DOPS/EP的含磷量为1.8%,P_HPCTP∶P_DOPS=1∶1时，复合体系的LOI值为31.2%，达到UL-94 V-0级，即阻燃剂HAP-DOPS和HPCTP/DOPS均能有效改善EP的阻燃性能，但HAP-DOPS在降低热释放方面更有优势，HAP-DOPS/EP的潜在火灾危险性低于HPCTP/DOPS/EP。残炭分析...     

蒙脱土协同膨胀阻燃环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、磷腈为基础单元合成阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC),将其与聚磷酸铵(APP)复配添加至环氧树脂(EP)制备出阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)。为进一步提高阻燃环氧树脂的阻燃及力学性能,添加不同质量分数的蒙脱土(MMT)制出新型阻燃环氧树脂材料(DOPOMPC/APP/MMT/EP)。通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧、锥形量热、扫描电子显微镜观察等方法研究了蒙脱土与DOPOMPC的协同效应。实验结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%MMT/77%EP)各项燃烧参数得到了最佳改善,复合材料综合表现最优。其中LOI值达到38.2%;热释放速率峰值较未经MMT处理的阻燃复合材料EP1(10%DOPOMPC/10%APP/EP)下降了29.1%;比消光面积平均值和一氧化碳释放率平均值分别降低了72.7%和65.5%;火势增长指数、发烟指数和毒性气体生成速率指数较EP1降幅分别达到38.2%、13.1%和34.0%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP1分别提高了25.4%、12.7%和1.97倍,呈现出良好的阻燃、抑烟、抑毒性能。炭层宏观和微观形貌表明,添加MMT的阻燃材料在燃烧初期能够形成更致密、坚硬的优质炭层。     

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。     

磷杂菲反应型阻燃多元醇制备聚异氰脲酸酯硬泡及性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、顺丁烯二酸、丙三醇、乙二醇为原料,合成出一种基于磷杂菲基团的新型无卤阻燃多元醇。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱表征了目标化合物的基本结构,热失重测试表明硬泡的残炭量也随阻燃多元醇的增加而升高,锥形量热测试表明阻燃多元醇的加入,使热释放速率和总热释放量大幅下降,阻燃多元醇制备的硬泡极限氧指数为26.7,达到UL-94V0级,压缩强度测试结果表明阻燃泡沫能满足建筑用聚氨酯硬泡保温材料高承载使用要求。     

聚磷酸酯阻燃剂的制备及其阻燃环氧树脂的性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、衣康酸(ITA)及10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)等为原料,制备了一种新型聚磷酸酯阻燃剂聚2-[(10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)亚甲基]丁二酸-1-[2-(10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)]对苯二酚酯(POBHOP)。将其应用于环氧树脂EP(E-51)中,制备EP/POBHOP阻燃复合材料。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)、拉伸和冲击测试等方法研究了该阻燃复合材料的燃烧性能、热稳定性和力学性能。实验结果表明,加入5%POBHOP后,EP/POBHOP复合材料的LOI达到30.3%,UL-94为V-0级,TGA显示700℃下剩余残炭量达39.49%。力学性能测试结果显示,EP/POBHOP复合材料拉伸强度和断裂伸长率均出现先增后降现象,冲击强度略微下降。     

磷-硼杂化聚合物/环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以二氯磷酸苯酯（PDCP）、硼酸双甘油酯（DGB）为原料,通过逐步聚合得到磷-硼杂化聚合物（PDCP-DGB）,PDCP-DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基（PDCP-DGB/EP）阻燃复合材料。利用FTIR、核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、TG、氧指数（LOI）测定仪、微型量热仪、SEM和XPS对PDCP-DGB和PDCP-DGB/EP复合材料进行表征。结果表明,随着PDCP-DGB质量分数的增加,PDCP-DGB/EP复合材料最大分解速率温度升高,残重率提高,LOI上升,烟密度等级和最大烟密度降低,热释放速率峰值（PHRR）降低,总热释放量（THR）减小;PDCP-DGB有利于提高PDCP-DGB/EP复合材料的热稳定性能和阻燃性能,但对其力学性能影响较小;当PDCP-DGB质量分数为15wt%时,PDCP-DGB/EP复合材料LOI达到28.3%,较纯EP提高了47.4%,垂直燃烧（UL-94）等级达到V-0级;THR、PHRR分别降低了28%、23%,残炭率升高了5.11%;SEM图像显示,PDCP-DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善,致密、连续且平整。      

DOPO基阻燃腈纶聚合物的制备与燃烧性能

文中合成了反应型有机磷酸酯功能阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧甲基丙烯酸酯(DOPOAA),并通过水相沉淀聚合制备了原位共聚改性的阻燃聚丙烯腈,利用红外光谱分析了阻燃聚丙烯腈链段组成,并通过与二乙基膦酸甲基丙烯酸酯(DEAMP)进行对比,详细研究了改性聚丙烯腈的热稳定性和燃烧行为。结果表明,芳环结构有机磷酸酯DOPOAA与单体丙烯腈的竞聚率较为接近;原位共聚改性的聚丙烯腈热稳定性与阻燃性能显著提升;较脂肪结构磷酸酯阻燃剂DEAMP,DOPOAA在气相中也起到了关键的阻燃作用,且在较低的磷含量时即可表现出优异的阻燃性能。当DOPOAA质量分数为15%时,改性聚丙烯腈第1阶段失重温度提高约30℃,热分解残炭量提高约30%,极限氧指数值可达25.1%,热释放速率峰值(pkHRR)降低至598.16 kW/m~2,总释放热(THR)下降为28.91 MJ/m~2,燃烧后的炭层表面致密、平滑,结构完整,阻燃性能优异。     

β-环糊精包合物的制备及作为成炭剂在环氧树脂中的应用

利用β-环糊精(β-CD)独特的分子空腔,以β-CD为主体,二茂铁(FE)为客体制备了包合物。将此包合物作为成炭剂与1,3-苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)复配应用于环氧树脂(EP)的阻燃。热失重测试结果表明,此复配阻燃剂能够有效提高EP基体达到最大热降解(分解)速率时对应的温度,且呈现出良好的成炭性能。当复配阻燃剂的添加量为20%时,EP的极限氧指数(LOI)提高到35.0%,垂直燃烧测试(UL-94)达到V-0级别;锥形量热测试结果表明,20%的添加量能使EP的热释放速率峰值和总热释放量分别降低29.9%和29.1%,且总生烟量降低11.5%。因此β-CD包合物和RDP复配能够有效提高EP的阻燃和抑烟性能。     

木质素-木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备及阻燃性能

将生物质可再生资源木质素（Lig）和一种P-N-B系阻燃剂单独或复配使用添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）混合物中,通过挤出成型的方式制备Lig-WF/HDPE复合材料,探究了Lig对阻燃型Lig-WF/HDPE复合材料阻燃性能的影响。锥形量热仪测试结果表明,Lig的加入能有效降低Lig-WF/HDPE复合材料的热释放速率,提高残余物质量。Lig添加量为15wt%时Lig-WF/HDPE复合材料的阻燃效果最佳,但发烟量较大。Lig与P-N-B系阻燃剂复配使用可使（P-N-B）-Lig-WF/HDPE复合材料的发烟量明显降低,阻燃性能进一步提高。Lig添加量为5wt%、P-N-B系阻燃剂添加量为10wt%时,（P-N-B）-Lig-WF/HDPE复合材料的极限氧指数从未添加阻燃剂WF/HDPE复合材料的24.3提高到27.3,且力学性能较两种阻燃剂单独使用时有提升。      

一种新型含硅阻燃剂的合成及在PC/ABS中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、丙烯酸(AA)、N-β-胺乙基-γ胺丙基甲基二甲氧基硅烷(HD-103)和α,ω-二羟基二甲基硅烷(PDMS)为原料,合成出一种新型的集硅、磷、氮于一体的阻燃剂;表征了所合成的中间体及阻燃剂的结构;并将阻燃剂与PC/ABS共混,利用LOI和TGA考察了阻燃PC/ABS的阻燃性及热降解行为。     

DOPO改性介孔分子筛阻燃剂的制备及其在聚丙烯中的应用

用DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)对介孔分子筛MCM-41进行表面改性,将改性后的MCM-41作为阻燃协效剂与聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)及三聚氰胺(MEL)复配阻燃剂,研究了添加改性MCM-41对PP阻燃性能、力学性能和热性能的影响。结果表明,添加少量DOPO改性分子筛即可显著提高PP的阻燃性能,当改性分子筛的添加量为1%时阻燃PP的氧指数为32.6,比纯PP的提高91.76%;热重分析、动态热机械能分析和扫描电镜分析的结果表明,添加少量的改性分子筛MCM-41可催化APP/PER/MEL间的酯化反应,促进体系成炭,形成更紧密的炭层,从而提高材料的阻燃性能。     

一种基于磷杂菲和三嗪基团的无卤阻燃剂的制备及表征

采用两步法以三聚氯氰、对羟基苯甲醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料制备了一种基于磷杂菲和三嗪基团的阻燃剂三-(DOPO-羟甲基苯氧基)-三嗪,简称Trif-DOPO。通过FT-IR、1 H-NMR和31 P-NMR证实了Trif-DOPO的结构。采用DSC和TGA测定了Trif-DOPO的热性能。实验结果表明,Trif-DOPO的玻璃化转变温度为87.7℃,熔点为182.6℃,初始分解温度(Td,1%)约为200℃,700℃时的残炭量为29.9%,具有较好的成炭性。该阻燃剂应用于双酚A缩水甘油醚/4,4’-二氨基-二苯砜环氧树脂体系时,若体系中磷含量达到1.2%,环氧树脂的极限氧指数为36.0%,并达到UL94V-0级,Trif-DOPO赋予了环氧树脂优异的阻燃性能。     

含硫功能聚磷腈微纳米球的合成及其在环氧树脂阻燃中的应用

以六氯环三磷腈（HCCP）、4,4'-二羟基二苯硫醚（TDP）为原料合成了一种环交联型的聚磷腈（PTP）微纳米球,并将其加入到环氧树脂（EP）中制备成PTP微纳米球/EP（PTP/EP）复合材料,研究其阻燃性能。采用FTIR和SEM对PTP微纳米球进行表征;TG分析考察PTP/EP复合材料的热稳定性;极限氧指数（LOI）和锥型量热分析（CONE）对PTP/EP复合材料进行阻燃性能测试。研究结果表明,PTP微纳米球具有不溶不熔的特性,粒径在500 nm~3 μm之间,且拥有优异的热稳定性和成炭性,起始热分解温度高达453.2℃,800℃残炭为74.3%。PTP微球的加入显著提高了EP的阻燃性能。当PTP微纳米球添加量仅为5wt%时,PTP/EP的热释放速率峰值降低了55.43%;LOI值从纯EP的25.6%提高到了30.4%。PTP微球的加入还提高了EP的力学性能。PTP微纳米球因其不溶不熔的特点在EP中充当增强剂,在受热燃烧时充当高效的阻燃剂。本研究为功能性阻燃剂的研发提供了新思路。      

聚乳酸/DOPS衍生物阻燃复合材料的非等温热降解动力学研究

近年来,磷杂菲类阻燃剂因其良好的阻燃性和相容性等特点而被阻燃界学者们广泛研究。本工作以一种新型磷杂菲衍生物马来酸酐-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(MAH-DOPS)为阻燃剂,将其添加到聚乳酸(PLA)中制备PLA/MAH-DOPS阻燃复合材料;再通过TG/DTG方法研究其热降解过程;最后采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法对PLA和PLA/MAH-DOPS的非等温热降解动力学数据进行分析,求出热降解活化能(E)和指前因子(A),并推测出可能的热降解机理及其动力学方程。实验结果表明：与纯PLA相比,PLA/MAH-DOPS的初始分解温度(T_5%)、最大热失重速率(R_max)和峰温(T_P)均降低,残炭量升高。热降解动力学参数分别为E_K(PLA)=174.02 kJ/mol,E_O(PLA)=178.45 kJ/mol, lnA_K(PLA)=31.90,E_K(PLA...     

新型磷氮膨胀性阻燃剂/OMMT协同阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能

在新型膨胀性阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC)与聚磷酸铵(APP)复配作用的环氧树脂(EP)膨胀阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)的基础上,添加有机改性蒙脱土(OMMT)制备了新型磷氮膨胀性阻燃剂/OMMT协同阻燃环氧树脂。用极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)、电子显微镜(SEM)观察等方法研究了OMMT与DOPOMPC的协同效应。结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%OMMT/77%EP)复合材料的各项燃烧参数综合表现最优,其LOI值达到36.8%,热释放速率峰值(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、一氧化碳释放率平均值(av-CO)较纯EP(EP0)分别下降了78.4%、62.2%、57.8%和50.0%,呈现出更加优良的阻燃和抑烟性能。其原因是,添加OMMT的阻燃材料在燃烧初期形成的炭层更致密、坚硬。