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环氧树脂(EPR)是一种重要的热固型塑料,具有优良的力学性能和耐化学腐蚀性,机械强度高,收缩率低,电绝缘性能和粘结性强,使用工艺简单灵活,因此广泛用作涂料、粘合剂、浇铸件(主要是电气领域)、模压材料和复合材料等。环氧树脂容易燃烧,在许多的应用中需要对环氧树脂进行阻燃性能改性。基于无卤阻燃剂的发展趋势,研究高效环保的阻燃剂非常必要。环氧树脂只有在固化后才能显示出良好的性能,潜伏型固化剂的使用能有效地简化环氧树脂使用工艺,降低成本,提高产品质量。由此,有效地结合阻燃改性和潜伏型固化剂的研究,研制具有阻燃性能的潜伏型固化剂具有良好的市场。9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物具备高热稳定性,可作为反应型阻燃剂应用于很多聚合物。本文合成了一种DOPO衍生物,将其引入硼酸酯结构的潜伏型固化剂中,制备了具有良好阻燃性能的潜伏性固化剂,用其固化的环氧树脂具有良好的阻燃性能。系统研究了固化剂的用量和结构对EPR阻燃性能、热稳定性以及固化反应的影响;借助扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)和热重红外联用(TG-FTIR)测试手段探讨其阻燃机理。用DOPO与甲醛合成含有醇羟基的衍生物(ODOPM),并与硼酸三丁酯、二甲氨基乙醇发生酯交换反应,制备了阻燃潜伏型固化剂ODOPM-BN。FTIR和核磁共振氢谱证明ODOPM参与了反应。ODOPM-BN与环氧树脂E-51按一定比例共混,高温固化制备阻燃环氧体系PBN-EPR,并表征其阻燃性能。结果表明:随着ODOPM-BN用量的增加,PBN-EPR体系的极限氧指数(LOI)升高,阻燃性能得到改善。当ODOPM-BN的用量为16.7%(ODOPM-BN:E51=20:100)时,可达到UL-94V-0级别,LOI为35.4%。采用TGA分析了PBN-EPR体系固化物的热稳定,并将其与二甲氨基乙醇固化的环氧树脂E-51体系N-EPR和硼氨酯类固化剂固化的环氧树脂E-51体系BN-EPR进行比较。结果表明:PBN-EPR体系的热稳定性与N-EPR相当,BN-EPR体系的热稳定性最好。随着ODOPM-BN用量的增加,PBN-EPR体系的初始分解温度下降;N-EPR残炭率(800℃,N2)仅为5.7%,而PBN-EPR3则高达17.6%,与其阻燃性能的变化规律一致。残炭红外光谱和SEM测试表明残炭层表面磷含量提高且表面形成致密炭层,推测其以凝聚相阻燃机理为主。利用示差扫描量热仪(DSC)研究PBN-EPR预混物的固化放热曲线,发现该体系的最大放热峰出现在204℃,在140℃恒温下30min没有放热峰,在170℃下有明显的放热峰,证明该固化剂在140℃下固化活性较低,有一定的潜伏性,170℃下固化能力较强;将PBN-EPR体系的环氧预混物放入60℃恒温水浴,分别测试储存期和48h粘度增长。结果表明:加入质量分数为16.7%ODOPM-BN的PBN-EPR体系储存时间为7d,48h粘度增长为257%,具有一定的潜伏性。