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。     

含磷/氮/硫协效阻燃剂的合成及对环氧树脂的阻燃作用

本文以DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)、苯甲醛和4,4’-二氨基二苯砜(DDS)为原料,一锅法合成了含磷、氮、硫的化合物PNS。以PNS为阻燃剂,双酚A型树脂DGEBA为基材,DDS为环氧固化剂,制备了阻燃环氧固化物PNS/DGEBA/DDS,研究了PNS对DGEBA阻燃性能的影响,并与商业化有机磷阻燃剂DOPO作对比,同时初步探讨了PNS的阻燃机理。研究结果表明,PNS呈现磷/氮/硫协效阻燃作用,具有比DOPO更优异的残炭生产促进作用、抑烟效果和阻燃作用。在体系磷含量为1.5 wt%时,PNS-1.5/DGEBA/DDS的LOI值高达33.2%,并获UL 94最高阻燃级别V-0级,总烟释放量相较于DOPO-1.5/DGEBA/DDS降低15.4%,DGEBA/DDS降低2.86%,呈现良好的抑烟性能。