不饱和聚酯树脂(UPR)具有优异的综合性能,在聚合物材料领域中占有重要地位。然而传统URP材料的易燃性限制了其在很多领域的应用。为了使不饱和聚酯的应用最大化,对其进行阻燃改性成为必要。由于含卤化合物在燃烧时释放大量有毒气体,对环境造成严重危害。因此,开发无卤阻燃剂成为学术界乃至工业界未来的发展趋势;而在众多无卤阻燃剂中,磷系阻燃剂阻燃效率高,对环境友好,因此受到极大的关注。目前,提高聚合物阻燃性能的方法主要有两种类型:“添加型”和“反应型”。前者是将阻燃填料与聚合物基体进行物理混合。这种方法虽然阻燃效果较好,但是所需填料添加量通常很高,且阻燃剂与基体之间界面结合力较差,导致阻燃填料容易逸出,严重影响材料的其他性能。而“反应型”是将阻燃元素或含有阻燃元素的基团以化学反应的方式引入到聚合物链中,以达到永久性阻燃。这种方法的优点在于可以通过分子设计合成反应型阻燃剂和改变聚合物的化学结构以改善其他性能。本文针对不饱和聚酯的缺陷,合成几种含磷阻燃单体,通过化学反应将其引入不饱和聚酯链中。另外,结合纳米复合技术,制备出不同的本质阻燃不饱和聚酯复合材料,研究含磷单体对UPR基体的热稳定性、燃烧行为的影响,并推测相关机理。内容概括为:1.采用四羟甲基硫酸磷,烯丙基氯等作为反应原料,合成了一种含磷量较高、带有磷-碳键的反应型阻燃单体(TAOPO),并以“反应型”的方式将其引入到不饱和聚酯链中,制备含磷本质阻燃不饱和聚酯材料。利用热重分析、氧指数(LOI)测试、锥形量热等测试对聚合物材料的热性能、燃烧行为以及阻燃性能进行表征,结果表明,阻燃单体能够提高材料在高温区的热稳定性,促使成炭量显著增大;且随着阻燃单体含量的提高,不饱和聚酯材料的LOI值得到明显增加,而PHRR和THR显著降低。同时,采用实时红外和热重-红外联用光谱对UPR的热降解及热氧化降解行为进行深入研究,结果表明,TAOPO不仅能够促使聚合物高温热解成炭,在凝聚相发挥阻燃作用,而且在高温下阻燃剂有可能发生某些反应(或与聚合物基体),减少气态裂解产物的生成,从而在气相也起到一定的阻燃作用。此外,利用扫描电子显微镜和拉曼光谱对阻燃UPR炭层的形貌、结构进行详细分析,结果表明,阻燃剂的添加使得聚合物炭层更加紧凑,起到有效的隔热隔氧作用,进一步阐明该反应型阻燃剂对不饱和聚酯的阻燃机理。2.采用POCl3、新戊二醇等为原料,合成了一种含双键的磷酸酯类阻燃单体(DPHA),然后通过自由基共聚反应将其引入至不饱和聚酯链中,得到无卤含磷本质阻燃不饱和聚酯材料。通过热重分析、极限氧指数、垂直燃烧以及锥形量热等测试对UPR试样的热稳定性、裂解行为和阻燃性能进行了深入研究。并对热解后的炭层形貌进行分析,简单阐明材料的阻燃机理。3.以POCl3,苯酚等为原料合成了含磷单体(DPHE),并作为反应型阻燃剂通过自由基共聚,将其引入不饱和聚酯树脂中,同时添加多壁碳纳米管(MWCNTs),制备不同组分的不饱和聚酯复合材料。采用极限氧指数、UL-94垂直燃烧法表征材料的燃烧性能并评定燃烧等级;通过锥形量热测试数据对材料的燃烧特性进行研究,并采用TGA和SEM图像分别对材料的热降解性能和炭层形貌进行研究,阐明DPHE和多壁碳纳米管的阻燃机理。