环三磷腈-DOPO大分子阻燃剂的合成及阻燃环氧树脂性能

通过取代反应、缩合反应和加成反应等合成了一种无机-有机杂化大分子阻燃剂--六-[4-(N-苯基氨基-DOPO-次甲基)苯氧基]环三磷腈(DOPO-PCP),并利用傅里叶变换红外光谱、1H和31P核磁共振波谱对其进行结构表征.将DOPO-PCP用于环氧树脂(DGEBA)阻燃,得到环氧树脂阻燃固化物,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、热重分析与锥形量热(Cone)测试等对阻燃环氧树脂固化物的热稳定性及燃烧性能进行分析;利用扫描电子显微镜及Mapping观察并分析了燃烧碳层的形貌与元素分布.研究结果表明,产物的结构符合设计的DOPO-PCP分子结构;当DOPO-PCP在DGEBA中添加量(质量分数)达12. 2%时,磷含量为1. 3%,制得的阻燃环氧树脂固化物垂直燃烧测试通过UL-94 V-0级,LOI值为36. 2%;Cone测试结果表明,DOPO-PCP的添加有效降低了DGEBA燃烧时热量与烟气的释放,且在高温下碳残余量显著增加.研究表明DOPO-PCP兼具气相和凝固相阻燃机理,对DGEBA有良好的阻燃性能.

HEACTP-DOPO与二乙基次膦酸铝协同阻燃环氧树脂

合成了一种新型阻燃剂六-(N-羟乙基氨基-DOPO-次甲基-苯氧基)-环三磷腈(HEACTP-DOPO),利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(1H-NMR、31P-NMR)和高分辨质谱(HRMS)确定了其结构,并将HEACTP-DOPO和二乙基次膦酸铝(ADP)复配用于环氧树脂DGEBA阻燃研究。采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)和锥形量热(Cone)研究了材料的热降解行为和阻燃性能。当100 g DGEBA中添加10 g HEACTP-DOPO和3 g ADP时,所得阻燃材料的LOI值为37.0%,垂直燃烧通过UL-94V-0级;TGA分析表明,阻燃材料能降低环氧树脂的初始降解温度,增加了高温时的残炭量;Cone数据计算发现,该阻燃材料与纯环氧树脂相比,热释放速率峰值(PHRR)、总热释放(THR)、平均有效燃烧热(Av-EHC)和烟释放总量(TSP)分别降低了39.9%,42.6%,57.6%和7.5%。扫描电镜(SEM)和Mapping结果表明,阻燃材料燃烧后,大量N,P和Al元素分布在致密炭层中,起到了良好的凝聚相阻燃作用。