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简论固化剂NP协同阻燃型环氧树脂固化剂合成与性能

收藏本文 2024-04-12 点赞:25085 浏览:110118 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:环氧树脂(简称EP)作为一种通用型的热固性树脂,以其低成本、高生产效率以及合理的可靠性等特点,已经成为现代航空航天,电子封装,建筑工程,食品包装以及交通运输等领域广泛利用的高分子材料。通用型的环氧树脂材料易燃烧,极限氧指数只有19.8,由此,在许多运用领域需要赋予其阻燃性能。基于无卤阻燃化的进展走势以及添加型阻燃剂对环氧树脂材料性能的影响,研发反应型无卤阻燃环氧树脂成为了近年来学者们的探讨热点。9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)是典型的一种含有磷杂菲官能团的有机化合物,以其制备出的衍生物具有高热稳定性,可将其作为反应型阻燃剂运用于环氧树脂的阻燃改性当中。本论文首先采取二步法合成了四联苯二酚型环氧树脂(TMBP),利用FT-IR,1H-NMR,DSC对其结构进行了表征。然后以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)作为反应物合成了两种DOPO衍生物DDP、DBI,将其作为具有良好阻燃性能的环氧树脂固化剂,通过分子共价键的形式将阻燃官能团嵌入环氧树脂母体当中。以动态非等温DSC探讨了两种阻燃型固化剂与四联苯二酚型环氧树脂的固化条件,并确定了TMBP/DDP和TMBP/DBI系统的固化温度和时间。在第四章中,我们分别针对无有机磷型环氧树脂系统TMBP/DDS、有机磷型阻燃环氧树脂系统TMBP/DDP以及N-P协同阻燃型环氧树脂系统TMBP/DBI的热力学性能和阻燃性能进行了系统探讨。首先,采取了动态热机械性能浅析(DMA)对TMBP/DBI、TMBP/DDP、TMBP/DDS三种阻燃型环氧树脂进行了测试,通过比较Tg得出TMBP/DDP由于其分子链中含有大量的脂肪链结构,导致其Tg最低,仅为132°C,而TMBP/DBI、TMBP/DDS则具有相对良好的玻璃化转变温度为185°C和192°C。TGA结果表明,N-P协同阻燃剂DBI具良好的热稳定性,以其制备的TMBP/DBI环氧树脂也具有良好的阻燃性能。DDP阻燃型环氧树脂固化剂虽然不及DBI的热稳定性好,但是以其制备的TMBP/DDP环氧树脂在800°C的空气氛围下仍具有一定的残炭量。接着我们采取了极限氧指数浅析仪对三种环氧树脂系统进行了测试,结果表明N-P协同型阻燃剂DBI固化后的环氧树脂系统TMBP/DBI具有良好的阻燃效果,LOI值为34.2。而DDP型阻燃环氧树脂TMBP/DDP的LOI值为32.4,略低于TMBP/DBI环氧树脂系统。TMBP/DDS环氧树脂系统的LOI值也可以达到30.0,这主要是由于分子结构的刚性强所引起的。综上所述,三种环氧树脂系统均达到了难燃材料的级别。关键词:环氧树脂论文固化剂论文无卤阻燃论文热性能论文协同阻燃论文

    中文摘要4-6

    Abstract6-11

    第一章 绪论11-37

    1.1 引言11-12

    1.2 环氧树脂的概述及进展历程12-14

    1.2.1 环氧树脂的进展史12-13

    1.2.2 环氧树脂的工业化生产13

    1.2.3 环氧树脂的多领域运用13-14

    1.2.4 环氧树脂的高性能化14

    1.3 高分子材料的阻燃机理与阻燃技术14-19

    1.3.1 燃烧历程15

    1.3.2 高分子燃烧反应机理15-16

    1.3.3 高分子的阻燃策略与技术16-18

    1.3.4 高分子材料阻燃机理18-19

    1.4 阻燃剂的概述19-28

    1.4.1 阻燃剂的进展近况20

    1.4.2 阻燃剂的研发及种类20-27

    1.4.3 阻燃剂的运用类型27-28

    1.5 N、P 协同阻燃机理28

    1.6 环氧树脂的阻燃改性策略28-35

    1.6.1 共混型阻燃环氧树脂29

    1.6.2 反应型阻燃环氧树脂29-30

    1.6.3 含磷阻燃环氧树脂的探讨进展30-35

    1.7 论文的设计思想35-37

    第二章 四联苯二酚型环氧树脂及阻燃型固化剂的合成与表征37-51

    2.1 引言37

    2.2 实验原料及仪器测试策略37-41

    2.2.1 实验原料37-39

    2.2.2 实验仪器及测试策略39-41

    2.3 四联苯二酚型环氧树脂的合成与表征41-44

    2.3.1 环氧树脂的合成41-42

    2.3.2 环氧树脂的结构探讨42-44

    2.4 阻燃型环氧树脂固化剂 DDP 的合成与表征44-47

    2.4.1 DDP 的合成44-45

    2.4.2 DDP 的结构探讨45-47

    2.5 N-P 协同型环氧树脂阻燃固化剂 DBI 的合成及表征47-50

    2.5.1 DBI 的合成47-48

    2.5.2 DBI 的结构表征48-50

    2.6 本章小结50-51

    第三章 四联苯二酚型环氧树脂与阻燃剂的固化反应条件探讨51-60

    3.1 引言51-52

    3.2 TMBP/DDP 阻燃环氧树脂系统的固化条件探讨52-55

    3.2.1 TMBP/DDP 阻燃系统的样品制备52

    3.2.2 TMBP/DDP 阻燃系统的 DSC 测试52-55

    3.3 TMBP/DBI 氮磷协同阻燃型环氧树脂系统的固化探讨55-59

    3.3.1 TMBP/DBI 阻燃系统的样品制备56

    3.3.2 TMBP/DBI 阻燃系统的 DSC 测试56-59

    3.4 本章小结59-60

    第四章 阻燃型四联苯二酚型环氧树脂的性能探讨60-74

    4.1 引言60-61

    4.2 实验仪器及测试策略61-62

    4.3 阻燃型 TMBP 系统的热力学探讨62-72

    4.3.1 阻燃型四联苯二酚环氧树脂固化物的制备62-63

    4.3.2 阻燃型 TMBP 系统的动态热机械性能浅析63-65

    4.3.3 阻燃型 TMBP 系统的红外光谱浅析65-66

    4.3.4 阻燃型 TMBP 系统的热失重性能浅析66-71

    4.3.5 阻燃型 TMBP 系统的氧指数浅析71-72

    4.3.6 阻燃型 TMBP 系统的扫描电镜测试72

    4.4 本章小结72-74

    第五章 结论74-76

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