DOPO和含磷固化剂协同阻燃EP性能

选用二氯化磷酸苯酯和乙二胺制备了含磷二胺固化剂(BOPA),采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)与环氧树脂(EP)反应制备了DOPO改性EP,使用傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了单体的结构,并跟踪了BOPA与DOPO改性EP(DOPO-E51)的反应,表明在80℃固化2 h可以完成EP的固化。BOPA和DOPO-E51改性EP固化物的极限氧指数达到29.5%,通过垂直燃烧UL 94 V-0级。热重分析表明,采用DOPO和BOPA阻燃后,EP固化物的初始分解温度下降,残炭率提高;FTIR和扫描电子显微镜分析残炭表明,使用DOPO和BOPA后,残炭中生存更多P=O和P—O—C的结构,从而形成更致密的残炭,提高了阻燃性能。

改性纳米磷酸锆对膨胀阻燃聚丙烯性能的影响

以多聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为阻燃体系模板,研究了改性纳米磷酸锆(n-ZrP)对膨胀阻燃聚丙烯复合材料(PP/IFR)阻燃性能的影响,并且采用热重分析(TGA)、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了n-ZrP的阻燃协同作用机理。阻燃性能的研究表明,n-ZrP能够明显改善复合材料的阻燃效果;当n-ZrP添加量为2%时,PP/IFR复合材料的氧指数值达到了31.6%,通过了UL 94 V-0级测试;当n-ZrP添加量为0.5%时,其催化效率达到最高。TGA分析结果表明,n-ZrP能够促使阻燃复合材料提前降解,并保留更多的残碳。FTIR和SEM结果表明,n-ZrP能够起到片层阻隔作用并催化IFR的酯化和交联反应,形成更多含磷的交联结构(P-O-C和P-O-P的),提高炭层的致密程度,从而改善复合材料的阻燃性能。

含膦固化剂的制备及其阻燃环氧树脂的性能

选用乙基膦酰二氯和乙二胺制备了乙基含膦二胺固化剂(EDE),采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了EDE的结构,并跟踪了9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)改性环氧树脂(DOPO-EP)与EDE的固化反应过程,制备了EDE固化的DOPO改性环氧树脂(EDE-DOPO-EP)。分析比较了纯环氧树脂、DOPO-EP和EDE-DOPO-EP固化物的阻燃性能、透明性、力学性能和热稳定性能,采用FTIR和扫描电子显微镜(SEM)对残炭的结构和形貌进行分析。结果表明,在80℃固化2 h可以完成EDE-DOPO-EP的固化;当EDE的用量为23.04份(磷质量分数为3.07%)时,EDE-DOPO-EP极限氧指数达到30.5%,垂直燃烧阻燃等级达到UL 94 V-0级;EDE-DOPOEP具有良好的透明性,在波长200~800 nm内保持了纯环氧树脂固化物透光率的80%~90%;与纯环氧树脂固化物相比,EDE-DOPO-EP的力学性能下降幅度相对较小,初始分解温度虽下降明显,但600℃和800℃的残炭率分别从2.1%和0.9%提高到23.4%和12.0%;FTIR和SEM对残炭的分析表明,EDE-DOPO-EP残炭中形成了更多的P—O—C和P=O的结构,形成了更致密的炭层,从而提高了阻燃性能。

改性碳纳米管对聚丙烯燃烧行为的影响

采用含磷单体与二胺对碳纳米管进行表面改性,制备了改性碳纳米管。采用热释放速率、总热释放量和残余量三个参数研究了碳纳米管用量和改性碳纳米管对聚丙烯燃烧行为的影响。结果表明:改性后,碳纳米管的形貌未发生明显变化;添加碳纳米管后,复合材料的燃烧性能参数显著下降,残余量提高;改性后,碳纳米管进一步降低平均热释放速率(AHRR)和提高残炭率,并通过电镜照片可以看出,在碳纳米管表面形成更多的粘结点。

本征阻燃环氧树脂的固化行为研究

选取环氧树脂与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)反应制备了DOPO改性环氧树脂(DOPO-E51),并以两种含磷二胺作为固化剂,得到了本征阻燃环氧树脂固化物。采用DSC的方法研究了本征阻燃环氧树脂的热固化行为,并采用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方法对热固化行为进行了动力学模拟,获得了固化活化能、指前因子等参数。结果表明,随着升温速率增加,环氧树脂的热固化温度提高;采用苯基含磷二胺(BPOA)作为固化剂,活化能和指前因子基本不变;采用乙基含磷二胺(EDE)作为固化剂,活化能和指前因子则明显提高。