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随着经济的发展,人们对环保和安全意识有了很大提高。对生态环境和生命价值也更为关注。无卤阻燃剂由于具有低烟、低毒等环境友好型特点,得到广泛应用。磷系阻燃剂与传统的卤系阻燃剂相比,在燃烧过程中产生的有毒及腐蚀性气体少,可同时在气相和凝聚相起阻燃作用,且阻燃效率高,应用越来越广泛。含磷聚合型阻燃剂能够符合阻燃剂发展要求,如:高效的阻燃性、高的热稳定性、与高分子材料相容性好及对高分子材料力学性能影响小等,因此选择制备含磷聚合型阻燃剂。 首先,利用苯膦酰二氯单体与不同的双酚单体,在“假高稀”条件下,通过缩聚反应制备了一系列芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂环状双酚A苯基膦酸酯(CPBA)、环状酚酞苯基膦酸酯(CPPA)和环状双酚芴苯基膦酸酯(CPFP)。利用MALDI-TOF-MS、1H NMR、13C NMR、31P NMR和FTIR对芳香环状聚膦酸酯低聚物的结构进行了表征,确认了环状膦酸酯结构,并确定了环状低聚物CPBA、CPPA和CPFP的聚合度分别为2-6、2-6和2-7。 其次,通过熔融共混的方式,将不同种类的芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂按照一定的比例,分别添加到PBT和PA6基体材料中,对其进行共混改性研究。通过DSC和SEM测试评估阻燃剂与基体材料之间的相容性;从拉伸强度、弯曲模量和无缺口冲击强度三个维度考察芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂对复合材料力学性能的影响;通过熔体流动速度来表征芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂对复合材料加工性能的影响;利用极限氧指数法(LOI)、UL-94垂直燃烧测试考察了阻燃剂对基体树脂阻燃性能的影响;通过对样品进行热重分析(TGA)、红外光谱(FTIR)、高温原位红外分析、裂解-气相-质谱分析(Py/GC/MS)、电子扫描电镜-能谱分析(SEM/EDS)等测试,了解燃烧过程中的具体反应及变化,从而探讨各种芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂阻燃机理。 结果表明,芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂与PBT和PA6基体材料均表现出良好的相容性;添加量为一定数值时,均能够有效提高复合材料的LOI值,并能够达到UL-94Ⅴ-0级要求;阻燃剂的添加对复合材料力学性能的影响较小,同时提高了复合材料的加工性能;证明了,芳香环状聚膦酸酯低聚物阻燃剂是通过改变基体材料的热分解途径来提高残炭量,改善阻燃性能的凝聚相阻燃机理。 再次,探索合成了线性共聚物阻燃剂。采用不同配比的双螺环单体(SPDPC)和苯膦酰二氯(PPD)单体,与双酚A单体进行熔融缩聚反应,合成了一系列双酚A型三元线性共聚物阻燃剂。利用1H NMR、13C NMR、31P NMR和FTIR对共聚物结构进行表征;TGA和DSC对共聚物的热性能进行表征。通过共混的方式,将共聚物阻燃剂与PBT基体材料按不同配比进行复合,采用SEM和DSC测试对共聚物与PBT基体材料的相容性进行评估;TGA测试分析共聚物阻燃剂对PBT基体材料热分解行为的影响;LOI和UL-94测试评价共聚物阻燃剂度复合材料阻燃性能的影响。结果表明,共聚物阻燃剂与PBT基体材料具有良好的相容性;共聚物阻燃剂能够影响PBT基体材料的热解过程,在较高温度是仍有较大的残炭量;能够有效提高PBT复合材料LOI值,并能够达到UL-94Ⅴ-0级要求,表现出良好的阻燃效果。