DOPO基低聚物与介孔二氧化硅协同阻燃环氧树脂

采用介孔二氧化硅(MS)与9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物基低聚物(PDAP)对环氧树脂(EP)进行阻燃,制备阻燃环氧固化物。通过热重分析、极限氧指数(LOI)和UL–94测试对固化物的热稳定性和阻燃性能进行研究,并利用红外光谱、裂解–气相色谱/质谱联用仪和扫描电子显微镜对MS与PDAP的协同阻燃机理进行研究。结果表明,PDAP与MS存在较好的协同阻燃作用,当4%的PDAP和0.5%的MS添加至EP中,得到的固化物在燃烧时出现剧烈的吹熄现象,其LOI值高达34.3%,并通过UL–94的V–0级测试。在凝聚相,PDAP降解产生的磷酸类物质与MS反应生成磷硅酸盐,促进生成富磷、硅的致密炭层。在气相的阻燃机理主要是含磷自由基的猝灭作用和难燃气体的稀释作用。     

二茂铁对DOPO/环氧树脂体系燃烧性能及固化反应动力学的影响

为研究二茂铁对磷杂菲(DOPO)/环氧树脂(EP)体系燃烧性能及固化反应动力学的影响,将不同比例的二茂铁与DOPO/EP体系复配制备了阻燃EP复合材料,通过氧指数(LOI)测试、UL94垂直燃烧测试、烟密度测试和热重分析研究了阻燃EP复合材料的燃烧性能和热氧稳定性,并通过非等温DSC法研究了二茂铁对DOPO/EP体系固化反应动力学的影响。结果表明,二茂铁和DOPO在阻燃EP复合材料中表现出明显的阻燃协效作用,添加了二茂铁的阻燃EP复合材料的LOI最高可达34.8%,烟密度等级(SDR)最低降至71.43。热重分析表明,二茂铁会降低阻燃EP复合材料的热氧稳定性,但是可以显著增加热解残炭量。固化反应动力学研究结果表明,二茂铁的添加使阻燃EP体系固化反应的活化能E_a和指前因子A均减小。研究工作可以为高性能阻燃EP复合材料的开发提供参考。     

DOPO衍生物阻燃环氧树脂的制备与性能研究

通过3-氨基苯氧基邻苯二甲腈(3-APN)与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)反应,合成腈基型含磷阻燃剂DOPO-ATR,将阻燃剂按一定比例与双酚A型E-51环氧树脂复合,制备阻燃环氧固化物。通过TG测试、LOI测试、垂直燃烧测试和锥形量热测试,探究DOPO-ATR对阻燃环氧固化物的热稳定性和阻燃性能的影响,同时探究DOPO-ATR的阻燃机理。结果表明:当DOPO-ATR的添加量为10%时,阻燃环氧树脂的LOI值最大为34.8%,与纯EP相比提升55.4%;UL-94等级为V-0级,热释放速率峰值最小为533.28 kW/m~2,与纯EP相比降低32%;总热释放量最小为58.98 MJ/m~2,与纯EP相比降低43%;总烟气释放量最小为35.0 m~2。同时,DOPO-ATR的加入能够提高EP的热稳定性和残炭率。通过阻燃机理可知,DOPO-ATR在气相和凝聚相中均表现阻燃效果。因此,DOPOATR对EP具有一定的阻燃效果,且阻燃剂含量为10%时,阻燃效果最好。     

PP/TPU/DiDOPO阻燃复合材料的制备及性能

使用一种桥链9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DiDOPO)的磷杂菲类作为阻燃剂,并用DiDOPO添加到聚丙烯(PP)与热塑性聚氨脂(TPU)的材料中采用熔融共混法制成PP/TPU/DiDOPO阻燃复合材料。通过借助热重分析(TGA)、差热分析(DSC)、力学测试及燃烧性能测试等表征手段,研究在不同配比下,DiDOPO对复合材料相关性能的影响。结果表明,20%的DiDOPO对PP体系的阻燃性能有明显的改善作用,可以使极限氧指数(LOI)提高到23. 8%,试样垂直燃烧(UL94)等级达到V-1级;力学测试结果表明,适量的DiDOPO可以使复合材料的弯曲强度从29. 56 MPa增加到32. 05 MPa;此外复合材料的结晶性能也有一定提高。     

纳米Al_2O_3对含磷环氧树脂体系的性能影响

研究了以纳米Al_2O_3作为协同阻燃剂,对EP/DOPO和EP/HPCTP树脂固化物阻燃性能的影响。通过热重分析测试(TGA)、动态热机械分析测试(DMA)、氧指数测定(LOI)及垂直燃烧测试(UL-94)重点探讨了树脂固化物的耐热及阻燃性能。测试结果表明,含磷阻燃剂有助于提高环氧树脂固化物的阻燃性能,但会降低其玻璃化转变温度(Tg)。随着纳米Al_2O_3的加入,残炭率(800℃)、极限氧指数(LOI)得到进一步的提高,并且能够在一定程度上提升树脂固化物的玻璃化转变温度(Tg)和初始热裂解温度(T5%)。     

型阻燃环氧树脂复合材料的阻燃及燃烧特性

合成新型树状单分子磷-溴阻燃剂1,3,5-三(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂已内磷酰氧基)苯(FR),制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料,利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)等方法研究FR对环氧树脂的阻燃性能及燃烧特性的影响.结果表明:当FR添加量为30%时,阻燃EP的LOI达到29.4%,垂直燃烧通过V-O级,其av-HRR,av-EHC,av-SEA及av-MLR较未阻燃EP分别降低87.5%、92.8%、90.8%和58.5%,呈现出良好地阻燃效果和抑烟性能;扫描电子显微镜(SEM)观测发现:阻燃EP燃烧后形成了均匀闭孔炭层.     

DOPS衍生物阻燃剂的合成及聚乳酸复合材料的性能（急）

以马来酸酐(MAH)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)为原料,合成了马来酸酐-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(MAH-DOPS),将MAH-DOPS应用于聚乳酸(PLA)的阻燃改性.采用TG、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热、TG-FTIR和SEM-EDS测试了MAH-DOPS对PLA的热稳定性、阻燃性能和热降解行为的影响.结果表明,阻燃剂MAH-DOPS中的P、S元素产生的协同阻燃作用提高了阻燃效率,改善了PLA的阻燃性能.当阻燃剂质量分数为5％时,制备的PLA/MAH-DOPS-5％的LOI为28.1％,达到UL-94 V-0级,总热释放量和平均有效燃烧热降低.MAH-DOPS同时在气相和凝聚相发挥阻燃作用,并以气相阻燃机理为主.     

磷-氮改性酚醛树脂的制备及其固化环氧树脂阻燃性能的研究

制备的双氰胺酚醛树脂(DICY-NR)与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)发生加成反应制备磷-氮改性酚醛树脂(DOPO-DICY-NR),将制备的DOPO-DICY-NR用于固化邻甲酚醛环氧树脂(CNE),并研究固化树脂体系的阻燃性能与机理。通过超高效聚合物色谱(APC)对DOPO-DICY-NR反应过程进行表征,采用热重分析(TGA)研究固化树脂体系的热分解行为,利用锥形量热仪(CONE)、UL-94阻燃性能以及极限氧指数(LOI)测试固化树脂体系的阻燃性能,通过扫描电镜(SEM)观察固化树脂体系的残炭微观形貌。实验结果表明:固化树脂体系中的磷与氮能够产生协效阻燃作用,从而大大提高固化树脂体系的阻燃性能,并降低热释放速率,且随着磷、氮元素含量的增加,固化后树脂体系的阻燃性能愈加优良,当固化树脂体系的磷和氮含量分别达到1.5%(wt)和2.8%(wt)时,固化树脂体系的阻燃性能可以通过UL-94 V-0阻燃等级,LOI达到29%。     

两种环氧树脂用磷氮阻燃剂的合成与应用研究

将4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)分别与苯甲醛和水杨醛进行缩合反应,所得两种缩合产物分别再与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)进行加成反应,得到两种新型磷氮阻燃剂A和B,并通过红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和质谱(MS)方法证实了产物的结构。结果表明:所得阻燃剂分子可以和DDM一起充当环氧树脂(EP)的固化剂。将阻燃剂A、B分别同DDM加入到EP中,固化后形成的环氧固化物的Tg值和热稳定性有小幅下降,而阻燃性能大幅提高:当环氧固化体系的含磷量为1.0%时,所有环氧固化物垂直燃烧等级均达到UL94 V-0级;当磷含量达到1.5%时,B的环氧固化物的极限氧指数(LOI)达到41.2%。     

分子间磷杂菲与磷腈双基协同阻燃环氧树脂研究

将六苯氧基环三磷腈(HPCP)和9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物(DOPO)复合应用于阻燃环氧树脂(EP),通过极限氧指数和垂直燃烧性能测试、热失重分析、锥形量热分析等研究了其协同阻燃EP的性能,探讨了协同阻燃机理。结果表明,当DOPO在HPCP/DOPO复合阻燃剂中所占比例达到80%时,样品的阻燃级别达到UL94 V–0级,总热释放量降低,优于两种阻燃剂单独使用条件下对EP的阻燃效果,表明磷腈和磷杂菲两种阻燃剂之间存在着协同阻燃效应。     

磷-氮-铝协同阻燃ABS复合材料的性能研究

将对硝基丙酰苯胺基甲基次膦酸铝(Al(NNPMP))与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)通过熔融共混法制备得到具有磷-氮-铝协同作用的ABS/Al(NNPMP)阻燃复合材料。添加质量分数为20%的Al(NNPMP)可使ABS的极限氧指数(LOI)由16.8%提高至27.4%,垂直燃烧测试达到UL94 V-0级别。烟密度和微形量热测试结果显示Al(NNPMP)能显著减小ABS燃烧过程中烟和热的释放速率。热重-红外联用(TG-FTIR)分析结果表明Al(NNPM P)能提高ABS热分解后的残炭量,并降低了可燃性气体的释放。此外,扫描电子显微镜-X射线能谱(SEM-EDX)分析证实Al(NNPMP)中磷、氮和铝三种元素在气相和凝聚相中实现了良好的协同阻燃。     

DOPO改性氧化石墨烯阻燃环氧树脂研究

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化合物(DOPO)对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰,并制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)及热失重分析(TGA)对改性氧化石墨烯(DOPO-GO)进行表征,采用锥形量热仪、扫描电子显微镜(SEM)等对EP复合材料的阻燃性能、残炭微观结构等进行研究。结果表明:DOPO成功对GO进行表面修饰,当DOPO-GO添加量为3%时,EP复合材料的残炭率比纯EP提高了1.8%,从而达到一定的阻燃效果。锥形量热仪测试及残炭微观结构观察得出,EP复合材料热释放速率峰值随着DOPO-GO添加量的增加而降低,接枝后的DOPO-GO会生成PO·,可以捕获聚合物燃烧后释放出的活性自由基H·和OH·,达到中断链式反应的效果。同时,加入DOPO-GO后,复合材料燃烧后的炭层致密,起到延缓环氧基体燃烧的作用。     

DOPO改性ATH阻燃环氧树脂性能的研究

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)改性氢氧化铝(ATH),制备了(DOPO-ATH)阻燃剂,并用以阻燃环氧树脂(EP)。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、对DOPO-ATH进行了结构表征和热分析。通过锥形量热测试(CCT)、扫描电子显微镜(SEM)、热重红外联用(TG-FTIR)等手段对EP/DOPO-ATH复合材料的阻燃性能及残炭结构进行研究。结果表明,DOPO-ATH的残炭率(700℃)高达68%,具有较好的成炭能力。与纯EP相比,7%DOPO-ATH使EP的热释放速率峰值(pHRR)下降到689.5kW/m~2,相比纯EP的pHRR(1079.2kW/m~2)下降了36%。随DOPO-ATH含量的增加,EP/DOPO-ATH的残炭率逐渐增加,EP/DOPO-ATH燃烧炭层致密,炭层中以含磷和铝的化合物为主,形成了良好的凝聚相阻燃机理,同时DOPO-ATH在气态阶段磷的释放对EP固化物的火焰抑制作用,实现气相阻燃机理。     

DOPO型环氧树脂用阻燃剂的合成与应用

以对苯二胺、4-氟苯甲醛、4-硝基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,经两步反应,合成了3种含磷、氮的DOPO型环氧树脂用阻燃剂,通过1HNMR、FTIR对中间体及目标产物结构进行了表征。将合成的阻燃剂按0.00%、5.00%、10.00%、15.00%、20.00%(按环氧树脂质量计算)加入到环氧树脂(EP)中,加入4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)固化后得到透明的复合材料,并对复合材料的热稳定性和阻燃性能进行了初步评价。结果表明,添加阻燃剂后的固化物初始失重温度高于300℃,可满足高分子材料加工时对热稳定性的要求;随着固化物中磷含量的增加,固化物的阻燃性增大;当固化物中磷质量分数达到1.00%时,所有固化物都可以达到UL94 V-0级,测得其中N,N'-双[1-(4-硝基苯基)-1-(9-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)-甲基]-1,4-苯二胺(BNP-DOPO/DDM/EP)固化物的极限氧指数(LOI)值为37.0,是三组固化物中最高者。     

含磷杂菲侧基双酚A酚醛树脂的合成与应用

基于酚醛树脂反应,以二磷杂菲丙基双酚A (DDBA)和甲醛为原料,合成了一种含磷杂菲侧基的二磷杂菲丙基双酚A甲醛树脂(PDBA)。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪和凝胶渗透色谱仪等证明了产物PDBA的结构。将PDBA和DDBA作为反应型阻燃剂用于环氧树脂(EP)阻燃改性,通过极限氧指数仪、垂直燃烧试验箱、锥形量热仪、热失重分析仪和差式扫描量热仪测试手段,研究了阻燃EP的阻燃性能和热性能。结果表明,与DDBA相比,磷杂菲基团聚集程度更高的PDBA可赋予EP更好的阻燃性能和热性能,在PDBA添加质量分数为3%时,EP/PDBA的极限氧指数可达32.8%,UL94垂直燃烧等级达到V–0级,并且燃烧时热释放速率峰值较纯EP降低25.2%,玻璃化转变温度仅比纯EP下降1℃。PDBA中磷杂菲基团更高程度的聚集可为阻燃EP带来了更高的阻燃效率。     

磷杂菲三嗪双基化合物阻燃环氧树脂的量效关系

将三-(DOPO-羟甲基苯氧基)-三嗪(Trif-DOPO)添加到双酚A缩水甘油醚/4,4′-二氨基二苯砜环氧树脂(EP)体系中,制备了一种无卤阻燃EP,利用差示扫描量热仪、热失重分析仪、根限氧指数(LOI)测定仪、垂直燃烧测试仪、锥形量热仪及吸水性试验测试了无卤阻燃EP的热性能、阻燃性能和吸水性能,研究了Trif-DOPO对EP性能影响的量效关系。结果表明,Trif-DOPO与环氧基体共同构成一个膨胀阻燃体系。与空白试样相比,随着体系磷质量分数从1.0%增至2.0%,阻燃试样的点燃时间、总热释放量、平均有效燃烧热、玻璃化转变温度均与Trif-DOPO的用量呈负相关性;阻燃试样锥量测试残炭的膨胀倍率与Trif-DOPO的用量呈正相关性;而阻燃试样的热释放速率峰值和平均热释放速率虽明显减小,但在研究的范围内受阻燃剂含量的影响不大。此外,随着Trif-DOPO用量的增加,试样的LOI先增大后减小,当体系磷质量分数为1.2%时,试样的阻燃性能最佳,其LOI为36.0%,垂直燃烧性能达到UL 94 V–0级。Trif-DOPO的添加还能够在一定程度上降低EP的吸水率。     

PEPA阻燃环氧树脂的性能研究

将反应型含磷阻燃剂1-氧代-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)与环氧树脂(EP)反应制得含磷EP,经固化剂间苯二胺固化后得到阻燃EP.表征了阻燃EP的热稳定性、成炭性和阻燃性能等.结果显示,PEPA的羟基与EP的环氧基团发生反应,使EP环氧当量提高.随着PEPA含量增加,阻燃EP的氧指数逐渐增大,起始分解温度降低,最终质量保持率增大.PEPA的加入对阻燃EP的玻璃化转变温度影响不大.燃烧后形成的炭层表面结构致密,内部多孔.     

阻燃环氧树脂乳液的制备及其阻燃性能研究

通过反应性阻燃剂DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)和二乙醇胺对邻甲基酚醛环氧树脂进行接枝改性,然后用冰乙酸中和后制备得到阻燃环氧树脂乳液。研究反应温度、反应时间和催化剂用量等因素对DOPO接枝环氧树脂反应的影响;考察二乙醇胺用量、中和度等因素对环氧树脂水性化结果的影响;通过燃烧法、LOI值和热重表征制备得到阻燃环氧树脂乳液固化物的阻燃性能。结果表明,在催化剂三苯基磷用量为环氧树脂2.0%(wt),150℃条件下反应4 h为DOPO接枝改性的最优条件。二乙醇胺改性环氧树脂水性化开环率为25.0%,中和度为95.0%时,可以得到稳定性能优良的阻燃水性环氧树脂乳液。当树脂磷元素质量含量为3.0%时,其固化物LOI值可以达到39.2,700℃残碳率达到30.0%(wt),具有优良的阻燃性能。     

ZnO与Al(OH)3在阻燃软PVC中的协同阻燃消烟作用

研究了ZnO和Al(OH)3复合阻燃剂对软PVC的协同阻燃消烟作用.通过热分析的方法研究了阻燃处理后的软PVC从室温到800℃的热降解过程,用Kissinger方程给出了热降解反应的活化能,通过剩炭率的测定以及用电子扫描显微镜(SEM)对燃烧后所生成炭层的观察探讨了协同体系阻燃抑烟的机理.结果表明经阻燃处理的样品具有较高的极限氧指数(LOI)、剩炭率较低的烟密度等级(SDR)和最大烟密度(MSD),与未处理的样品相比具有较好的阻燃和消烟性能.加入适量的ZnO与Al(OH)3复合使用可明显地提高软PVC的LOI和剩炭率,降低材料的SDR和MSD.ZnO的加入可改变PVC的热降解过程,使起始降解温度降低并且使反应的活化能增大,可能属于固相Lewis酸催化机理.     

无卤阻燃剂的协同效应及对丁苯橡胶热失重行为的影响

将P-N型膨胀阻燃剂(IFR)、无机阻燃剂[Al(OH)3/P]与丁苯橡胶(SBR)共混制备无卤复合阻燃材料,研究了IFR与Al(OH)3/P阻燃SBR的协同效应和阻燃SBR的热失重行为。结果表明,IFR/Al(OH)3/P协同阻燃SBR,复合材料的极限氧指数达到29%,UL-94达到V-0级,热释放速率明显下降,IFR和Al(OH)3/P二者具有协同作用;在空气气氛下,IFR与Al(OH)3/P具有相互成炭作用。