聚磷酸酯阻燃劑合成及其在環(huán)氧樹脂中的應用.pdf

1、環(huán)氧樹脂以優(yōu)秀的綜合性能而被應用于各領域。但其熱性能和阻燃性差，直接導致火災發(fā)生幾率的上升，因而需對環(huán)氧樹脂進行阻燃改性。傳統(tǒng)鹵素阻燃體系燃燒時毒性大，危害環(huán)境與生命。磷系阻燃劑——高效、低煙、無毒，但存在著熱穩(wěn)定性低等問題。聚磷酸酯類阻燃劑很好地改善了這一缺點，再復配無鹵阻燃劑聚磷酸銨(APP)和蒙脫土(MMT)應用于環(huán)氧樹脂中能達到更理想的阻燃效果。
　　本論文的主要研究內容和結果如下：
　　(1)選用熔融法合成聚苯氧基

2、磷酸-2-10-氫-9-氧雜-磷雜菲基對苯二酚酯(POPP)和聚苯氧基磷酸聯(lián)苯二酚酯(PBPP)兩種阻燃劑。以紅外光譜(FTIR)對官能團進行表征，熱重分析(TGA)進行熱性能分析。結果說明兩種阻燃劑均有兩個熱分解階段且分解溫度高，POPP在700℃的殘?zhí)苛繛?6.39％，而PBPP的高達54.41%。
　　(2)分別用間苯二胺、乙二胺和多乙烯多胺對環(huán)氧樹脂進行固化，以氧指數(LOI)及UL-94垂直燃燒測試環(huán)氧樹脂固化物的阻燃性

3、能，并對比了其力學性能。結果表明間苯二胺的固化效果最佳，且不影響環(huán)氧樹脂的阻燃性能。
　　(3)將 POPP和 PBPP分別添加到環(huán)氧樹脂中進行阻燃改性，用 LOI及UL-94垂直燃燒，TGA，CONE及SEM對環(huán)氧樹脂固化物阻燃性能、熱性能、殘?zhí)啃蚊策M行分析。結果表明POPP大大提高了環(huán)氧樹脂的阻燃性能，WPOPP=5%時達到UL-94垂直燃燒V-0級，而此時P含量只有0.67%，但LOI值僅為24.2%。TGA中，阻燃劑比例的

4、增加對體系熱分解溫度影響不大，700℃的殘?zhí)苛坑?.14%增加到29.90%，說明POPP保持了環(huán)氧樹脂熱穩(wěn)定性的同時還增加了殘?zhí)?；CONE中，改性環(huán)氧樹脂的熱釋放速率(HRR)和總生煙量(TSP)都明顯降低，其中HRR下降了53.75%，TSP下降了80.95%；SEM顯示，改性材料殘?zhí)繛榉忾]泡孔結構，炭層難燃，起隔熱、隔氧作用，有效地阻止了燃燒，起到良好的阻燃效果。
　　(4)將 POPP、PBPP與 MMT、APP組成復配阻

5、燃體系——POPP/MMT、POPP/APP、POPP/APP/MMT(PBPP與此配比相同)，對環(huán)氧樹脂改性后并測試性能，結果表明：阻燃劑添加量為10%的LOI分別為24.8%(POPP)、27.3%(POPP/MMT)、28.9%(POPP/APP)和31.7%(POPP/APP/MMT)，達到UL-94 V-0級的WPOPP分別為5%、4%、1.67%、0.83%；WPOPP=20%、WPOPP/MMT=10%、WPOPP/APP

6、=15%和WPOPP/APP/MMT=10%的PkHRR分別為384.50、380.93、270.95和297.44kW/m2，TSP分別為26.89、42.81、16.46和26.26m2/kg。由以上結果可知，添加1%MMT就能提高體系LOI值，加入APP后能在提高阻燃性能的同時降低POPP的添加量，而且表現了很好的抑煙效果，MMT對降低TSP沒有很大影響；體系在添加MMT后形成了層狀穩(wěn)定炭層，加入APP后形成的殘?zhí)繛榕蛎浶吞繉?，?/p>

7、而更好的阻止了燃燒。實驗中體系 EP/PBPP，EP/PBPP/MMT脆性過大，無法制成樣條進行測試。PBPP復配APP和APP/MMT對環(huán)氧樹脂改性的結果相似于POPP，但PBPP改性體系阻燃效果較差，不一一贅述。
　　綜合以上結果：環(huán)氧樹脂體系中間苯二胺是良好的固化劑。POPP和PBPP對環(huán)氧樹脂進行改性達到了理想效果，復配MMT和APP后能得到更好的阻燃性能和熱性能，減少了自制阻燃劑添加量，從而節(jié)約成本，對改性環(huán)氧樹脂的實際