一步法合成低聚磷酸酯阻燃剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)

以磷酸三苯酯(TPP)和间苯二酚为原料,采用一步法合成低聚磷酸酯阻燃剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP),利用红外、核磁、ESI-MS对其结构进行表征。研究了催化剂种类及用量、物料比、酯化反应温度和反应时间等因素对反应的影响,并通过高效液相色谱监测反应进程。通过L9(34)正交试验以及单因素法进行优化,得到适宜反应条件。结果表明,当TPP和间苯二酚摩尔比为2.1∶1.0时,以离子液体[Bmim]OH作为催化剂,催化剂用量为0.010(wt)%,在120~130℃下进行酯交换反应,反应4h,所得产品中RDP单体色谱收率可达到90.7%。产品性能指标优良,热重分析表明其热稳定性符合工程塑料加工要求。     

四溴双酚A双缩水甘油醚的合成研究

研究了四溴双酚A双缩水甘油醚的合成方法,探索了不同原料摩尔比、溶剂、反应温度、第一步反应中碱的用量以及第一步反应时间对反应的影响,并对产品进行了环氧当量的测定。     

磷酸酯双三聚氰胺盐阻燃环氧树脂的燃烧性能和阻燃机理

以季戊四醇、三氯氧磷、三聚氰胺为原料合成了[1-氧-4-亚甲基-2,6,7-三氧-1-磷杂双环(2,2,2)辛烷]磷酸酯双三聚氰胺盐阻燃剂,将该阻燃剂加入到环氧树脂中制成阻燃环氧树脂。用TG、SEM、EDS和FT-IR进行表征,并采用极限氧指数法和垂直燃烧法测试材料的燃烧性能,结果表明,极限氧指数和垂直燃烧性能随阻燃剂含量的增加而提高,当阻燃剂含量达到30%时,氧指数达到36,垂直燃烧性能达到V-0级;阻燃剂对材料的成炭量影响不大,但改变了炭层的组成和物理性质,燃烧过程中形成的含有P、O、N的粘性高聚物将炭层连接在一起,起到了隔热、隔氧作用,发挥了凝聚相阻燃作用。此外,阻燃环氧树脂在燃烧过程中有NH3等不燃气体逸出,有效地稀释了气相中的氧气浓度,发挥了气相阻燃作用,对材料的阻燃有协同作用。     

聚苯基磷酸酯(PPP)的合成及其阻燃机制

阻燃剂;环氧树脂;聚苯基磷酸酯(PPP)的合成及其阻燃机制     

四溴双酚A锑铝双金属化合物的合成及其阻燃性能

以四溴双酚Ａ（ＴＢＡ）合成了在水和空气中稳定的四溴双酚Ａ合锑铝双金属化合物（ＴＢＡＳＡ）．通过ＩＲ、１ＨＮＭＲ和元素分析予以表征，并研究了其对聚乙烯（ＰＥ）和聚环氧乙烷（ＰＥＯ）的阻燃性能．结果表明，这种分子中含有溴、锑和铝的化合物，对聚乙烯和聚环氧乙烷等高聚物材料有高的阻燃性能与消烟效果．     

环氧树脂／PEG／OMMT杂化体的合成及性能研究

以三乙基苄基氯化铵为催化剂,制备了环氧树脂E-44和聚乙二醇（polyglycol,PEG）的杂化体A;将接枝了马来酸酐的PEG与E-44共混,制备了杂化体B。比较杂化体A和杂化体B的性能及其对E-44的增韧效果。结果表明,杂化体A具有水溶性和较好的表面活性,且对E-44具有优异的增韧效果,加入质量分数40％的杂化体A可使E-44的冲击强度提高203％,适量的有机蒙脱土（organic montmorillonite,OMMT）可有效弥补杂化体A增韧时所引起的剪切强度下降。杂化体B中的PEG与E-44几乎没反应,但PEG会参与其固化反应,从而显著提高E-44的韧性,只是效果不如杂化体A。     

氢化双酚A型环氧树脂的固化动力学

将氢化双酚A与环氧氯丙烷反应合成了氢化双酚A型环氧树脂(HBPA-EP),产物分别用多元胺类或酸酐类固化剂固化,利用差示扫描量热分析(DSC)对固化反应特性进行了研究,得到了相应的固化条件、固化反应活化能和固化反应动力学方程等.结果表明,当分别采用1,3-环己二甲胺、液态聚酰胺、顺式六氢苯酐、甲基六氢苯酐固化HBPA-EP(环氧值为0.45)时,其固化条件分别为100℃、2h,145℃、4h,90℃、2h,120℃、4h,130℃、2h,150℃、4h,140℃、2h和160℃、4h,用这4种固化剂进行固化反应的表观活化能分别为50.62、56.88、74.56 kJ/mol和68.36 kJ/mol,其反应级数分别为0.886、0.901、0.915和0.905.     

聚磷酸酯阻燃剂复配聚磷酸铵对环氧树脂阻燃性能的影响

合成了一种9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物——聚苯氧基磷酸-2-10-氢-9-氧杂-磷杂菲基对苯二酚酯(POPP), 以间苯二胺(m-PDA)为固化剂, 环氧树脂(EP)为基料, POPP为阻燃剂, 复配聚磷酸铵(APP), 制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂. 利用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL94)实验表征了环氧树脂的阻燃性能; 以热重分析、 锥型量热和扫描电镜分析了阻燃环氧树脂的热性能和表面形态. 研究结果表明, 阻燃剂总加入量(质量分数)为5%时即可达到UL94 V-0级, 同时LOI值为27.7%; 当总加入量为15%, 即w_POPP=5%, w_APP=10 %时, 其LOI值可达到33.8%. 随着磷含量的增加, 阻燃环氧树脂的初始降解温度略有降低, 但高温下的残炭率明显增加. POPP/APP的加入在很大程度上降低了环氧树脂的热释放速率、 有效燃烧热、 烟释放量和有毒气体释放量. 阻燃环氧树脂在高温下形成比较稳定的致密膨胀炭层, 为底层的环氧树脂主体隔绝了分解产物及热量和氧气交换, 增强了高温下的热稳定性.     

改性层状双氢氧化物对铜离子(Ⅱ)和双酚A的协同吸附

采用离子交换法制备了十二烷基苯磺酸根(DBS^-)和柠檬酸根(Cit^3-)复合改性层状双氢氧化物(LDHs),简写为DBS-Cit-LDHs。 利用粉末X射线衍射分析、红外光谱分析、比表面积测定以及元素分析等技术手段对样品进行了表征。 结果表明,DBS^-和Cit^3-已柱撑进入LDHs层间。 研究了DBS-Cit-LDHs对水中重金属离子Cu²⁺和有机污染物双酚A(BPA)的协同吸附性能。 吸附实验结果表明,DBS-Cit-LDHs能同时高效去除Cu²⁺和BPA;对Cu²⁺的强吸附能力缘于DBS-Cit-LDHs层间Cit^3-与Cu²⁺形成了稳定配合物;对BPA的强吸附能力缘于分配作用,且吸附能力与样品比表面积无关。 DBS-Cit-LDHs对Cu²⁺的吸附动力学和热力学分别符合准二级动力学方程和Freundlich等温式;对BPA的吸附分别符合准一级动力学方程和Linear等温式。 二者吸附过程的ΔG^o和ΔH^o均为负值,表明吸附为自发放热过程。     

铈(Ⅲ)-巴比妥钠配合物催化双(对硝基苯基)磷酸酯水解性能

研究了Ce(Ⅲ)离子与巴比妥钠形成的配合物对双(对硝基苯基)磷酸酯(BNPP)的催化水解作用。 结果表明, Ce(Ⅲ)与巴比妥钠形成的配合物对BNPP的水解具有很高的催化活性,可使BNPP水解速率提高至自发水解时的1.52×10⁸倍。 体系的pH值和温度对催化水解反应的影响,发现在温度为25 ℃和pH值为8.50的条件下,催化效果最佳。     

聚苯氧基磷酸联苯二酚酯/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对环氧树脂阻燃性能影响研究

以聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)与聚磷酸铵(APP)组成复合阻燃剂,对环氧树脂(EP)进行阻燃改性.通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TGA)、锥形量热(CONE)和扫描电镜(SEM)等方法研究改性环氧树脂的阻燃性能和阻燃机理.结果表明,PBPP/APP体系对EP具有较好的阻燃性能,阻燃剂添加量为10%时能使环氧树脂的氧指数提高到29.6%,垂直燃烧等级达到UL94 V-0级,残炭量大大增加;平均热释放速率下降45.7%,热释放速率峰值下降51.0%,有效燃烧热平均值下降21.1%;TGA、CONE、SEM等综合分析显示了PBPP/APP改性后的环氧树脂比纯环氧树脂具有更高的热稳定性,燃烧后能够形成连续、致密、封闭、坚硬的焦化炭层,在聚合物表面产生有效覆盖、隔绝了氧气,改善了环氧树脂的燃烧性能.     

碳纳米管改性环氧树脂的导热和阻燃性能

以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)环氧树脂(Epoxy Resin,EP)为基体、甲基六氢苯酐(MHHPA)为固化剂、以多壁碳纳米管(MWCNTs)为添加剂制备了环氧树脂/碳纳米管纳米复合材料。通过对微观结构、玻璃化转变温度(Tg)、热失重、热导率和锥形量热测试结果分析,研究了质量分数少于1.5%的MWCNTs对环氧树脂的导热和阻燃性能影响,结果表明,MWCNTs质量分数为1.5%时,复合材料发生团聚;纳米复合材料随着MWCNTs质量分数的增加Tg值先增加后降低;失重5%时,对应的温度先增加后降低,残炭量增加;样品的热导率呈现先升高后降低的趋势,当MWCNTs质量分数为1%时,复合材料的热导率最大;MWCNTs加入后环氧树脂的总释热量减少,释烟量增加,阻燃性得到一定程度的提高。     

Flame retardant epoxy resins based on diglycidyl ether of (2,5-dihydroxyphenyl)diphenyl phosphine oxide

Phosphine oxide-containing epoxy resins were prepared from diglycidyl ether of (2,5-dihydroxyphenyl)diphenyl phosphine oxide and diglycidyl ether of bisphenol A by crosslinking with 4,4′-diaminodiphenylmethane. Several (2,5-dihydroxyphenyl)diphenyl phosphine oxide/diglycidyl ether of bisphenol A molar ratios were used to obtain materials with different phosphorus content. The properties of the thermosetting materials were evaluated by differential scanning calorimetry, dynamic mechanical analysis, thermogravimetric analysis, and limiting oxygen index and related to the phosphorus content. Thermal and thermooxidative degradation was studied by GC/MS, ³¹P MAS NMR spectroscopy, and scanning electron microscopy. Limiting oxygen index values indicate good flame retardant properties that are related to the formation of a protective phosphorus-rich layer that slowed down the degradation and prevented it from being total. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 45: 2142–2151, 2007     

A Bridge-Linked Phosphorus-Containing Flame Retardant for Endowing Vinyl Ester Resin with Low Fire Hazard

The high flammability of vinyl ester resin (VE) significantly limits its widespread application in the fields of electronics and aerospace. A new phosphorus-based flame retardant 6,6’-(1-phenylethane-1,2 diyl) bis (dibenzo[c,e][1,2]oxaphosphinine 6-oxide) (PBDOO), was synthesized using 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO) and acetophenone. The synthesized PBDOO was further incorporated with VE to form the VE/PBDOO composites, which displayed an improved flame retardancy with higher thermal stability. The structure of PBDOO was investigated using Fourier transformed infrared spectrometry (FTIR) and nuclear magnetic resonances (NMR). The thermal stability and flame retardancy of VE/PBDOO composites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), vertical burn test (UL-94), limiting oxygen index (LOI), and cone calorimetry. The impacts of PBDOO weight percentage (wt%) on the flame-retardant properties of the formed VE/PBDOO composites were also examined. When applying 15 wt% PBDOO, the formed VE composites can meet the UL-94 V-0 rating with a high LOI value of 31.5%. The peak heat release rate (PHRR) and the total heat release (THR) of VE loaded 15 wt% of PBDOO decreased by 76.71% and 40.63%, respectively, compared with that of untreated VE. In addition, the flame-retardant mechanism of PBDOO was proposed by analyzing pyrolysis behavior and residual carbon of VE/PBDOO composites. This work is expected to provide an efficient method to enhance the fire safety of VE.     

The impact of resorcinol bis(diphenyl phosphate) and poly(phenylene ether) on flame retardancy of PC/PBT blends

Flame retardancy of bisphenol A polycarbonate (PC)/poly(butylene terephthalate) (PBT) blends was improved by the addition of resorcinol bis(diphenyl phosphate) (RDP) and poly(phenylene ether) (PPO). A PC/PBT blend at 70/30 weight ratio obtained a V‐0 rating by the addition of 10 wt% RDP and 10 wt% PPO. The combination of 5 wt% methyl methacrylate‐butadiene‐styrene tercopolymer (MBS) with 3 wt% ethylene‐butylacrylate‐glycidyl methacrylate tercopolymer (PTW) causes a remarkable increase in toughness of the PC/PBT/RDP blend while maintaining a high rigidity. A detailed investigation of the flame‐retardant action of PC/PBT/RDP and PC/PBT/RDP/PPO blends was performed using thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), TGA‐FTIR, temperature‐programmed pyrolysis/gas chromatography/mass spectrometry (TPPy/GC/MS), and scanning electron microscopy/energy dispersive spectrometer (SEM/EDS). The results demonstrate that RDP induces a higher char yield at ca. 450 °C and synchronously increases the thermal stability of the blend with PPO. The flame‐retardant role of RDP in the condensed phase was discerned from TGA, FTIR, and SEM/EDS of the residues. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

含亚胺结构新型磷-氮协效阻燃化合物的合成及对环氧树脂的阻燃作用

采用醛胺缩合反应,以4-(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酰基)苯甲醛(PCHO)分别与对苯二胺、乙二胺反应合成两种磷酸酯-亚胺双官能化合物阻燃剂(FR:N¹,N⁴-二[4-(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酰氧基)苯基亚甲基]-1,4-苯二胺(PNB)和N¹,N²-二[4-(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酰氧基)苯基亚甲基]-1,2-乙二胺(PNE)),研究了FR对4,4'-二氨基二苯砜(DDS)固化双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂(DGEBA)体系的阻燃作用及阻燃机理。 研究发现FR的引入显著提高了DGEBA/DDS在700 ℃时的残炭率(R_c),同时提升了材料的阻燃性能,其中以乙二胺合成的PNE阻燃性能显著优于以苯二胺合成的PNB。 当磷添加质量分数为1.5%时,PNE-1.5/DGEBA/DDS在N₂气下的R_c为35.1%,在空气下的R_c为14.4%,极限氧指数(LOI)为33.2%,并可达阻燃等级UL-94最高阻燃级别V-0级。 同时,PNE-1.5/DGEBA/DDS相较于DGEBA/DDS保持了弯曲强度和76%以上的冲击强度,机械性能显著优于PNB-1.5/DGEBA/DDS。 通过阻燃机理分析FR在DGEBA/DDS体系中具有凝聚相、气相及磷-氮协效共同作用的阻燃特点。 磷酸酯-亚胺双官能团化合物FR对环氧树脂体系具有良好的阻燃作用,其中PNE阻燃效率高、机械性能负面影响小,具有潜在应用价值。     

不同囊材聚磷酸铵微胶囊在环氧树脂中的阻燃研究

采用原位聚合法合成制备了以蜜胺树脂(MF)、环氧树脂(EP)以及EP和MF为囊材的微胶囊阻燃剂MFAPP、EPAPP、EMFAPP,用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征微胶囊阻燃剂的核壳结构。采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧等级测试(UL94)对MFAPP、EPAPP、EMFAPP在环氧树脂中的阻燃特性进行了研究。当添加量大于7%时,阻燃复合材料均能通过UL 94 V-0级测试,极限氧指数大于27.0%,表明MFAPP、EPAPP、EMFAPP均为EP的高效阻燃剂,这些阻燃剂在EP阻燃过程中均形成了膨胀炭层,属于膨胀阻燃机理。另外在耐水性实验中发现,添加EPAPP、EMFAPP的EP复合材料具有更好的耐水性,经75℃水浸泡6天后,阻燃性能得到了较好的保持。     

活性酯固化邻甲酚环氧树脂反应机理的研究

采用交叉反应研究在促进剂2-甲基咪唑存在下活性酯固化邻甲酚环氧树脂的反 应机理，用傅立叶转换红外（FTIR）原位测量技术，NMR，气-质联用（GC-MS）等 手段研究了模型化合物的反应动力学，并提出了其反应机理。结果表明，在促进剂 2-甲基咪唑存在下活性酯固化邻甲酚环氧树脂的反应是通过分子内机理进行的。     

A Well-Defined Cyclotriphosphazene-Based Epoxy Monomer and Its Application as A Novel Epoxy Resin: Synthesis,Curing Behaviors,and Flame Retardancy

Abstract

A novel cyclotriphosphazene-based epoxy monomer, hexa-[4-(glycidyloxycarbonyl) phenoxy]cyclotriphosphazene (HGCP), was synthesized via a four-step synthetic route, and fully characterized by ¹H, ¹³C, and ³¹P NMR spectroscopy, high-resolution mass spectrometry, and elemental analysis. Thermosetting systems based on HGCP with three curing agents, for example, 4,4′-diaminodiphenylsulfone (DDS), 4,4′-diaminodiphenylmethane (DDM), and dicyandiamide (DICY), were used for making a comparison of their thermal curing behaviors. The curing behaviors were measured by differential scanning calorimetry. Moreover, flame retardancy of HGCP thermosetting systems was estimated by Limiting Oxygen Index (LOI) and Vertical Burning Test (UL-94). The resulting HGCP thermosetting systems exhibited better flame retardancy than the common epoxy resins diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and the regular brominated bisphenol A epoxy resin (TBBA) cured by DDS, respectively. When HGCP was cured by DDS, its thermosetting system gave the most char residues, met the UL-94 V-0 classification, and had a limiting oxygen index value greater than 35.