论文部分内容阅读
无卤阻燃是环境友好型环氧树脂发展的主要方向。而环三磷腈衍生物因其稳定的P-N六元环结构及P、N元素在阻燃方面的优异性能受到了广泛关注。本文主要对实验室自主设计合成的磷腈衍生物六-(5-甲基-2-吡啶氧基)-环三磷腈(HMPOP)和六-(仲胺丙基-三乙氧基硅烷)-环三磷腈(HAPSP)完成了实验室合成放大,对其在环氧树脂(EP)中的阻燃改性进行了研究;发现阻燃性能表现优异,并进一步研究分析了其在气相、凝聚相的阻燃机理,探讨了HMPOP和HAPSP在环氧树脂中表现出的P/N协效作用及其膨胀阻燃行为的作用机制。本论文的研究内容分为以下几个部分:(1)完成了HMPOP合成的实验室放大,设计开展了直接添加HMPOP的阻燃环氧树脂体系的研究。氧指数(LOI)、垂直燃烧、锥形量热仪(CONE)测试显示,添加很少量的HMPOP就可以显著改善环氧树脂的阻燃抑烟性能:仅5%的HMPOP就可使环氧树脂的UL-94垂直燃烧级别达到V-0级别,而且热释放速率峰值降低45%,总生烟量降低了40%。通过CONE测试后炭层的宏观形貌、微观形貌和元素成分分析,氮气气氛及空气气氛下的热失重(TG)、氩气气氛下的热重-红外连用(TG-FTIR)等数据,讨论分析了HMPOP在环氧树脂中的膨胀阻燃机制和凝聚相成炭行为。(2)完成了HAPSP合成的实验室放大,基于前期实验研究的结果,设计完成了HAPSP-MPP(MPP,三聚氰胺聚磷酸盐)阻燃环氧树脂体系的研究。分别将HAPSP、MPP、HAPSP-MPP、HAPSP/MPP物理混合物加入环氧树脂,进行了LOI、垂直燃烧、CONE、TG、DSC、TG-FTIR及电镜和能量色散X射线光谱,结果显示,HAPSP-MPP有较好的阻燃效果,其中5%(HAPSP1-MPP4)/EP的LOI从23.7%提高至27.5%,提高了16.0%,垂直燃烧级别从无级别提高到了V-1级别,通过分析其阻燃机理,发现主要是促进环氧树脂凝聚相成炭,形成稳定的炭层。