双基协同阻燃环氧树脂HPCTP-DOPS/EP的性能研究

单一的磷杂菲、磷腈类阻燃剂的阻燃效果有限,为了改善9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)对环氧树脂(EP)的阻燃效果,将DOPS和六苯氧基环三磷腈(HPCTP)复配应用于EP。在总含P量为1.2wt%时,通过调整磷杂菲和磷腈阻燃剂中含P量的比例,将DOPS和HPCTP复配添加到EP中,制备EP复合材料。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重(TG)、锥形量热(CONE)、扫描电镜-能量色散X射线谱(SEM-EDS)、热重-红外光谱联用(TG-IR)等测试手段研究不同比例的磷杂菲和磷腈基团对EP热稳定性和阻燃性能的影响,探究双基协同阻燃规律和机制。研究结果表明:P、S元素之间存在协同阻燃作用,当总含P量为1.2wt%时,复合体系中随着含S量的增加,HPCTP-DOPS/EP的LOI值和UL-94等级逐渐升高,当HPCTP和DOPS中的含P量比为0.2∶1时,HPCTP-DOPS/EP的LOI值为30.4%,达到UL-94 V-0级,总热释放量(THR)和热释放速率峰值(PHRR)显著降低,燃烧后形成了更加致密、稳定的膨胀炭层,优于两种阻燃剂单独使用对EP的阻燃效果,即磷腈和磷杂菲两种阻燃剂之间存在着协同阻燃效应。从阻燃机制看,DOPS和HPCTP分别在气相和凝聚相发挥协同阻燃作用。

HPCTP/MMT复配阻燃环氧树脂阻燃及力学性能研究

将六苯氧基环三磷腈(HPCTP)与蒙脱土(MMT)复配,并以之为阻燃剂制备了阻燃环氧树脂。采用锥形量热仪对阻燃环氧树脂进行了燃烧测试,并对热释放速率、烟释放速率等数据进行了分析。结果表明,两种阻燃剂具有较好的协同阻燃效果,其中当MMT用量为1份时,热释放速率峰值(pk-HRR)下降了39.2%。力学测试表明,HPCTP的引入可以提升环氧树脂的拉伸性能,而同时加入1份的MMT可使体系的拉伸性能达到最佳,添加过量的MMT则会导致体系力学性能下降。

含磷阻燃剂在环氧树脂中的应用

采用两种含磷阻燃剂六苯氧基环三磷腈(HPCTP)与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)分别制备了两组不同配比的阻燃型环氧树脂,并使用锥形量热仪进行测试分析,同时对比了两组材料的拉伸性能。结果表明:两种阻燃剂都能有效降低环氧树脂的热释放速率(HRR),当阻燃剂用量为15%时,HRR分别下降了48.3%和62.0%;HPCTP可使材料的拉伸强度提高30.7%,而DOPO使材料的拉伸性能下降了49.5%。