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环氧固化物作为一类重要的热固性高分子材料,具有比强度和比刚度高、耐腐蚀性能佳、结构尺寸稳定、绝缘性好且粘结性强等优点,被广泛应用于粘合剂,涂料,航空及电子行业中的新兴复合材料。环氧树脂材料属于易然性物质,未经阻燃处理的环氧固化物极限氧指数仅达20%,因而在许多应用中需提高其阻燃性能。阻燃环氧树脂主要可分为添加型阻与反应型阻燃环氧树脂,基于阻燃环氧树脂材料的发展趋势,研究高效环保的无卤阻燃环氧固化物十分必要。阻燃固化剂的使用可制备本征阻燃的环氧固化物,在获得优异阻燃性能的同时,保持材料良好的耐热、力学、介电等性能。因此,结合阻燃改性与环氧固化剂的研究,研制环保高效阻燃的环氧固化剂具有重要的理论与实际意义。9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物具有高热稳定性与高阻燃效率,作为反应性阻燃剂应用于多种阻燃聚合物中。均三嗪衍生物具有特殊的芳香环骨架,具有高耐热性、高强度、高阻燃性及良好的化学稳定性,广泛于功能材料中本文合成了一种含DOPO及均三嗪结构的酸酐固化剂,并用于固化环氧树脂,制备了本征阻燃环氧固化物。系统研究了该阻燃固化剂用量与结构对环氧树脂E-51的固化反应活性的影响,以及对固化物阻燃性能、耐热性能、力学性能与吸水性的影响,并讨论了其阻燃作用机理,。以DOPO、三聚氯氰、对羟基苯甲醛及氯化偏苯三酸酐为原料,合成了含磷/均三嗪酸酐固化剂TDA,采用FTIR、1H-NMR、13C-NMR、31P-NMR及高分辨率质谱表征了该化合物的结构。用固化剂TDA与甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)共固化E-51型环氧树脂,制备含磷量0wt%-2.0wt%的环氧固化体系(P-EPR)。采用非等温DSC研究了TDA对酸酐/环氧体系固化反应的影响及该体系的固化机理。结果表明TDA对环氧E-51的固化活性高于MHHPA,配合使用时随着体系中TDA组分的增加,固化反应活化能降低,确定了P-EPR体系的固化反应为自催化机理,并建立了该体系的固化反应动力学方程如下所示。利用垂直燃烧测试与极限氧指数(LOI)测试表征了P-EPR体系固化物的阻燃性能,结果表明随着体系中磷含量的增加,固化物的阻燃等级与LOI均升高,当体系含磷量达1.5wt%，P-EPR-1.5体系固化物即可达到UL94V-0级，LOI达到32.7%， P-EPR-2.0体系固化物的LOI高达35.4%，证明阻燃固化剂TDA的引入可有效提高酸酐固化环氧树脂体系的阻燃性能。TG-FTIR及扫描电镜分析表明，P-EPR固化物以凝聚相阻燃机理为主，阻燃结构在受热时可促进聚合物脱水并形成保护性炭层，达到高效阻燃的目的。DMA分析结果表明，P-EPR体系固化物的玻璃化转变温度随着磷含量的增加，并无显著变化，P-EPR-1.5固化物的Tg为129.3℃，对比不阻燃环氧固化物仅下降了2.0℃；TGA分析结果表明随着磷含量的升高，固化物在700℃下的残炭量从3.43wt%增至19.00wt%，而分解温度略有降低，P-EPR-1.5固化物的Td,max仍高达402.0℃；对固化物的热分解动力学分析发现，引入固化剂TDA的固化体系的分解活化能均高于不阻燃环氧固化物，可见阻燃固化剂TDA的使用对环氧固化物的热稳定性能影响较小，所制备的阻燃固化物在应用温度范围内仍具有良好的热稳定性能。P-EPR系列固化物的力学性能分析表明，随着体系中TDA组分的增加，固化物刚度增加而强度与韧性下降，因而材料的拉伸、弯曲模量均有提高，而拉伸、弯曲及抗冲击强度均呈下降的趋势，P-EPR-1.5固化物的拉伸、弯曲及抗冲击强度分别为36.18GPa、87.49GPa及4.63kJ/m2。吸水率测试表明随着体系中TDA组分的增加，固化物的吸水率降低，P-EPR-1.5固化物的吸水率仅为0.85%，可见阻燃固化剂TDA可提高环氧材料的抗吸水性能。