论文部分内容阅读
采用两步法合成了一种具有磷腈和磷杂菲(DOPO)双效官能团的阻燃助剂六-(DOPO-羟甲基苯氧基)-环三磷腈(HAP-DOPO)。以六氯环三磷腈和对羟基苯甲醛为原料,通过亲核取代反应获得六-(4-醛基苯氧基)环三磷腈(HAP),进一步与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)加成反应制得HAP-DOPO。采用红外光谱FTIR和核磁1H NMR、31P NMR证实了其结构。通过DSC和TGA测试,结果表明HAP-DOPO有明显的玻璃化转变温度(Tg=82℃),熔点(Tm)186℃,初始分解温度在200℃以上,在氮气氛围下600℃的残炭量达到了46.7%,成炭阻燃性能优良。将添加型阻燃剂HAP-DOPO与环氧树脂E-51混合制备含磷阻燃环氧树脂,固化剂为4,4’-二氨基二苯砜(DDS)。通过DSC、TGA、UL-94、LOI和锥形量热仪等对其性能进行测试。结果表明,与传统的DOPO环氧树脂和ODOPB环氧树脂相比,HAP-DOPO环氧树脂的交联密度更高,因此具有更高Tg,而其高残炭量和低HRR峰值,含磷质量分数仅为1.2%时,UL-94测试即达V-0级,证实具有更高的阻燃效率。进一步研究发现,对于残炭量和成炭速率来说,磷腈和磷杂菲结构分别起着主导作用。通过SEM、EDX和XRD测试对其燃烧后的残炭表面进行形态和元素分析,结果表明,在燃烧中HAP-DOPO能加速基体环氧树脂形成密闭、具有刚性骨架结构的富含磷的无定形残炭,从而提高材料的阻燃性能。通过FTIR、热重-傅立叶红外联用仪(TG-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱技术(Py-GC/MS)等对其热分解行为和协效阻燃机理进行分析,研究表明,HAP-DOPO的磷杂菲基团发生断裂释放PO2和PO自由基捕获OH和H等自由基,协同磷腈基团诱导迅速成炭,证实了HAP-DOPO具有明显的磷杂菲磷腈双基协效阻燃效应。