新型磷杂菲基反应型阻燃剂的合成及其在聚氨酯阻燃中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和1,4-丁二醇二缩水甘油醚为原料,合成了一种新型的反应型阻燃剂1-（2-羟基-3-磷杂菲）丙氧基-4-环氧丙氧基丁烷(1),其结构和性能经¹H NMR, ³¹P NMR, FT-IR和TG表征。以1为封端剂,聚氨酯（PU）为基材,制备了1/PU阻燃复合材料（2）,研究了1对2阻燃性能和力学性能的影响,初步探讨了1的阻燃机理。结果表明:1具有气相和凝聚相阻燃作用,2燃烧后可形成致密光滑炭层,使点燃时间延长,改善了燃烧熔滴现象。1含量为1%时,2¹的LOI为27%, UL-94燃烧等级为V-0级。     

新型含磷阻燃剂DOPO-PPO的合成及其阻燃性能

以苯基磷酰二氯,对羟基苯甲醛及9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲(DOPO)为原料,合成了一种新型含磷阻燃剂——二[4-(次甲基-羟基-磷杂菲)苯氧基]苯基氧化磷(DOPO-PPO),其结构经1H NMR和IR表征。通过TGA和DTG研究了DOPO-PPO的热稳定性,热降解行为及成炭性能。结果表明:DOPO-PPO的起始热分解温度为210℃,在700℃时残炭为30.4%。以环氧树脂为基材,DOPO-PPO为阻燃剂,二氨基二苯硫砜为固化剂,制备了阻燃环氧树脂(3)。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试了3的阻燃性能。结果表明:当DOPOPPO的添加量为12.0%(质量百分数,即312)时,阻燃级别为V-0级,LOI为34.0%。     

磷系阻燃共聚酯的结构与性能

采用磷系阻燃剂2-羧乙基苯基次磷酸（CEPPA）作为第3单体,通过聚合反应制备了含磷的阻燃共聚酯。采用核磁共振、DSC、元素分析和极限氧指数仪表征阻燃共聚酯的化学组成、序列分布、结晶性能、磷含量和极限氧指数。结果表明：大部分CEPPA单元以无规分布的形式共聚到聚酯分子链中,小部分CEPPA单元以短嵌段的形式共聚在聚酯分子链中,且随着阻燃剂含量增加,无规系数变小。由于分子链的规整性下降,与聚对苯二甲酸乙二酯（PET）相比,阻燃共聚酯的Tg和Tm下降,结晶度减小。随阻燃剂含量的增加,极限氧指数值增加,当阻燃共聚酯中的磷含量达到9．08mg／g时,极限氧指数值达到33％以上。     

纳米二氧化硅表面接枝9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物以及对聚甲基丙烯酸甲酯复合材料阻燃性能和透明性的影响

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种重要的透明高分子材料,但是PMMA的易燃性限制了其应用。 本工作在纳米二氧化硅表面接枝含磷阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO),并用于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的改性。 极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热(CCT)测试结果表明,制备的PMMA复合材料的阻燃性能大幅度提高,这主要归因于纳米粒子和含磷阻燃剂的协同阻燃作用,形成致密的炭保护层结构。 同时,二氧化硅接枝DOPO的加入可以保持PMMA良好的透明性,这有利于材料在光学透明性要求较高的领域的应用。     

基于磷杂菲基团化合物的构建与性能*

由于磷杂菲基团具有杂环含磷特性、非共平面性、与分子内或分子间基团的相互作用性、分子极性等特点,能够作为改性基团引入到化合物中用于构建具有新结构和新性能的材料。本文综述了磷杂菲基团衍生物的构建方法和含有磷杂菲基团功能材料的性能以及磷杂菲基团对材料性能的影响规律。介绍了利用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲 10-氧化物（DOPO）的P-H键与不饱和基团醌、醛、酮、碳碳双键、碳氮双键、碳氮三键等进行加成反应获得磷杂菲衍生物的方法和原理。重点总结了含磷杂菲基团的环氧树脂、聚酯、涂料和助剂等化合物的阻燃性能以及磷杂菲基团提高材料阻燃性能的原理;介绍了磷杂菲基团易于与分子内和分子间基团相互作用的性质以及对热致液晶高分子材料液晶性质的影响规律,这一性质也导致了一些磷杂菲化合物的聚集诱导发光现象的发生。此外,磷杂菲基团的极性提高了聚酯和聚酰胺等化合物的分子极性,使这类化合物获得了良好的有机溶解性。     

含磷聚酰亚胺纤维的制备与性能

合成了一种含磷二胺单体, 二(4-胺基苯氧基)苯基膦氧(DAPOPO). 该单体与4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、 均苯四酸二酐(PMDA)和3,3',4,4'-联苯四酸二酐(BPDA)共聚得到聚酰胺酸溶液, 通过干喷湿纺法纺丝得到聚酰胺酸纤维, 聚酰胺酸纤维经过热亚胺化和热牵伸得到含磷的聚酰亚胺纤维. 利用纤维强度仪、 扫描电子显微镜、 热失重分析仪和氧指数测定仪等研究了含磷聚酰亚胺纤维的力学性能、 形貌、 热稳定性能和阻燃性能. 结果表明, 随着含磷量的增加, 纤维的热稳定性明显提高, 而极限氧指数从35上升到了45, 说明纤维的阻燃性能得到很大提高.     

新型侧基含磷共聚酯的阻燃和热降解动力学

利用动态热重分析法(TG)研究了聚酯(PET )及侧基含磷共聚酯(FR-PET)在不同升温速率下的热稳定性及热降解动力学, 并通过极限氧指数法(LOI)考察了FR-PET的阻燃性能; 采用Flynn-Wall-Ozawa方法分析了PET和FR-PET的热降解表观活化能; 利用Coast-Redfern方法通过对不同机理模型的选取, 确定了PET和FR-PET热降解动力学机理及其模型, 得出了主降解阶段的非等温动力学方程及热降解速率曲线图. 研究结果表明, 侧基含磷单元的引入提高了聚酯的阻燃性能, 侧基上的P—C和P—O键易断裂, 从而降低了聚酯的热稳定性. PET和FR-PET的热降解表观活化能(0.1≤α≤0.85)分别为194-227和184-209 kJ/mol; PET和FR-PET热降解反应均属于受减速形α-t曲线控制的反应级数机理, 其机理函数为f(α)=3(1-α)2/3(0.1≤α≤0.85). 侧基含磷单元的引入对PET的主降解阶段的热降解速率并无实质上的影响. 侧基含磷共聚酯的凝聚相阻燃作用有限, 可能以气相阻燃机理为主发挥阻燃作用.     

含硅磷杂化物环氧树脂固化物性能研究

首先用γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(KH-560)和亚磷酸二乙酯(DEP)反应的中间产物进行水解缩合反应,合成了一种含磷低聚硅氧烷杂化物.并用FTIR,NMR,GPC对其结构及分子量进行了表征.然后将含磷低聚硅氧烷引入到双酚A环氧树脂(E-54)制备硅磷杂化物环氧树脂的固化物.对这种含硅磷杂化物环氧树脂固化物的性能研究发现其极限氧指数为23～29,DSC分析结果玻璃化转变温度(Tg)可以达到204℃,失重5%的温度(Td)5%比纯E-54提高近20℃.该固化物具有阻燃性能,同时具有较好的热性能。     

磷系阻燃环氧树脂研究

本文对近年来国内外9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）衍生物的合成及其应用于阻燃环氧树脂的方法进行介绍，并对所显示的阻燃性、热性能等作了概述和比较。将反应型磷系阻燃剂DOPO衍生物引入环氧树脂基体结构中形成阻燃持久、无卤、低烟、无毒、热稳定性好的新型含磷环氧树脂。     

磷腈化合物阻燃高分子材料研究进展

磷腈化合物是一类骨架由磷、氮单双键交替排列而成,侧基由有机基团组成的有机-无机化合物.由于其结构特殊、性能优异而被应用于防火阻燃、生物医用、高分子导体及液晶、燃料及催化剂等各种领域.磷腈有高含量的磷、氮元素,因而具有优异的阻燃性能.近年来,环三磷腈阻燃剂被越来越广泛地应用于高分子阻燃材料中.本文阐述了近10年来具有不同取代基的环三磷腈阻燃剂的合成及应用,重点介绍了其对环氧树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚烯烃、聚酯等高分子材料的阻燃性能及热稳定性的影响,并对其影响规律和阻燃机理进行了总结,对其应用前景进行了展望.