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%。

用于环氧树脂磷-氮阻燃固化剂的合成及应用

以1,2-环己二胺(DACH)和苯基膦酰二氯(PPDC)为原料合成了一种新型环氧树脂(EP)阻燃固化剂苯基膦酰-1,2-环己二胺(PPDAC),并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氢核磁共振(~1HNMR)和热重分析仪(TGA)对其进行了表征,制备了系列PPDAC/EP,采用TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧试验和扫描电镜(SEM)研究了其热稳定性、阻燃性和炭层形貌。结果表明:PPDAC的填充可以提高EP树脂的阻燃性能,添加PPDAC的EP残炭率和阻燃性均得到提高,但其初始分解温度和力学性能下降。添加PPDAC的EP残炭表面发泡膨胀明显,阻燃效果优异。

磷-氮阻燃固化剂的合成及对环氧树脂性能影响

以苯膦酰二氯（PPDC）和间苯二甲胺（MXDA）为原料,合成了一种磷-氮阻燃固化剂（PPMXD）。采用FTIR、1HNMR、ESI-MS、TGA和DSC对该化合物进行了表征。考察了原料物质的量比、溶剂种类及配比、反应温度、反应时间对PPMXD产率的影响。结果表明,PPMXD的最佳合成条件为：反应温度为20℃,反应时间为7 h,n（PPDC）∶n（MXDA）=1.0∶3.5,采用N,N二甲基甲酰胺（DMF）与二氯甲烷体积比为1∶17的混合液作为溶剂,m（溶剂）∶m（PPDC）=12∶1。将PPMXD应用于环氧树脂（E-51）的固化及阻燃,用TGA和SEM对复合材料的热性能及残炭结构进行了表征,通过极限氧指数（LOI）和垂直燃烧（UL-94）实验表征了试样的阻燃性能。当PPMXD添加量为40%（以E-51的质量为基准）时,样品EP2的LOI达到29.0%,可通过UL-94 V-0测试,拉伸强度和冲击强度分别达到42.89 MPa和6.45 k J/m^2。TGA结果显示,PPMXD的加入使EP2最大热失重速率由纯E-51的18.23%/min降低到12.73%/min,800℃时的残炭量由16.12%提高到18.86%。SEM结果表明,环氧树脂燃烧后残炭表面粗糙,发泡明显,PPMXD对环氧树脂表现出了良好的阻燃性能。

阻燃型胺类环氧树脂固化剂的研究进展

介绍了近年来胺类环氧树脂固化剂改性的一个重要方面——阻燃型胺类环氧树脂固化剂,及其阻燃性、耐热性的研究进展。阻燃型胺类环氧树脂固化剂主要包括含磷、含氮杂环、含硅胺类固化剂,以及含氮磷杂环和含硅-磷胺类固化剂。

磷氮阻燃固化剂PPXSPB的合成

以三氯氧磷和季戊四醇(PER)为原料合成螺环磷酸酯二酰氯(SPDPC),研究各个因素对反应产率的影响,寻找最佳合成工艺路线。之后以SPDPC、对苯二甲胺(PXDA)为原料合成聚-1,3-苯二甲胺季戊四醇双磷酸酯(PPXSPB)。结果表明:SPDPC最佳合成条件为PER 27.23 g、氯苯溶剂400 g、POCl376.64 g、DMAP 1 g,80℃反应8 h;PPXSPB最佳合成条件为SPDPC 59.18 g、PXDA 57.20 g,反应温度75℃,反应时间8 h,m(反应物)∶m(乙腈溶剂)=1∶2。