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环氧树脂阻燃添加剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-16 17:11:56
夏新年等通过DPODB和双酚A二缩水甘油酯合成了一新型的含环状膦酸酯结构的环氧树脂阻燃添加剂。发现环氧树脂阻燃添加剂具有较高的Tg(165℃)和较高的燃烧残炭率(700℃,31%)。

阻燃性能测试表明环氧树脂阻燃添加剂具有良好的阻燃效果。在磷的质量分数为2·25%时其LOI可达29·5。说明DPODB含磷结构的引入有效地提高了环氧树脂阻燃性能。Schafer等用二苯胺和POCl3合成了5,10-二苯基磷酸吖嗪-10-氧化物(英文名:5,10-dihydro-phenophosphazine-10-oxide),再以三乙醇胺为催化剂与普通环氧预聚体反应,采用DDM和DETDA80(二乙基二氨基甲苯)为固化剂,制得含磷环氧树脂。该树脂具有较高的Tg。推测原因可能是固化过程DPPA结构中的P-H键和N-H键可以分别与环氧预聚体作用,在固化过程中形成了网状结构。

王晓栋等用DOPO与对苯二酮反应制得环状含磷有机化合物10-(2,5-dihydroxylphenyl)-9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide(DHPDOPO),并与双酚A环氧树脂和烯丙基双酚A反应合成了新型含磷阻燃环氧树脂。

DSC和TG得出结论:用酚醛蜜胺固化的树脂的分子链刚性较高,而具有较高的玻璃化转变温度Tg;用酚醛固化的树脂具有较高的分解温度。磷含量的提高使热固性树脂的分解温度轻微下降。LOI达到33。

以POCl3或PCl3及其衍生物与环氧树脂预聚体反应。Bhuniya等用苯膦酰二氯和双酚类物质反应合成含磷中间体,再与环氧树脂反应得到含磷阻燃环氧树脂。用3,4’-二氨基联苯醚(DADPS),二氨二苯砜(DADPE)和2,3,5,6-四羧酸二酐(BTDA)三种固化剂对预聚体进行固化,其固化产物具有较高的粘接强度和热稳定性,尤其是用BTDA所固化的环氧树脂热稳定性更好。

JingDeng等通过POCl3和间苯二酚反应合成了高度支化且含有丰富的酚羟基的(3-羟苯基)磷酸(HHPP),用HHPP固化环氧树脂F-44。研究了不同含量HHPP固化的环氧树脂的热稳定性和阻燃性能,结果表明:随着固化剂HH-PP用量增加,热稳定性随温度升高而升高,成炭率也随之升高。高温下Tg得到了改善,LOI达30·0,显示出优异的阻燃性和热稳定性。磷酸酯基团的降解有利于交联成炭,有利于阻止材料进一步燃烧。


磷酸三苯酯阻燃剂tpp具有良好的透明性、柔软性以及抗菌性,具有耐水、耐油、电绝缘性好和相容性好的优点。主要用于纤维素树脂、乙烯基树脂、天然橡胶和合成橡胶的阻燃增塑剂,也可用于三乙酸甘油酯薄酯和软片、硬质聚氨酯泡沫、酚醛树脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。


Li-PingGao等采用先将新戊二醇和POCl3反应得到5,5-dimethyl-2-oxide-1,3,2-dioxaphosphorinane(DODP),再与对苯二醌反应,以三乙胺为催化剂,得到反应型含磷阻燃单体4-[(5,5-dimethyl-2-oxide-1,3,2-dioxaphosphorinan-4-yl)oxy]-phenol(DODPP),DODPP与环氧预聚体反应,Ph3P催化,在160℃时反应6h,得到棕色的含磷阻燃环氧树脂,并用低分子量聚酰胺固化,DODPP-EP/LWPA体系中磷含量达到2.5%时就能符合UL-94V-0标准,LOI达到30·2,SEM图像看出DODPP-EP/LWPA燃烧所形成的致密炭层有效阻止了燃烧过程中热的交换。

通过含磷活性基团与环氧氯丙烷或环氧丙醇反应合成新型含磷环氧树脂。此法合成的新型含磷阻燃环氧树脂在环氧树脂的结构中引入了含磷基团,属于本质阻燃环氧树脂,不需要改性或阻燃处理,也具有耐高温,抗氧化,不易燃等优点。不同于含磷基团对环氧树脂的阻燃改性。

Liu等通过苯膦酰二氯与2,3-环氧-1-丙醇反应合成了含磷环氧树脂二(缩水甘油醚)苯基氧化膦(BGPPO),并用DDM、DDS和二氰二胺(DICY)进行固化,DSC和TGA研究表明:用DICY固化的含磷环氧树脂,比用DDM和DDS固化的显示出更高的成炭率和更好的热稳定性能,LOI可达到43,远高于DDM和DDS固化的含磷环氧树脂(LOI约为33)。

分析原因可能在固化剂的含氮量上,DICY的含氮量达到42%(DDM、DDS含氮量比DICY低),在阻燃效果上磷和氮化合物可能具有协同作用。当受热达到一定温度时,分解脱水成炭,形成炭层,含磷环氧树脂分解产物覆盖在聚合物上,起到隔绝空气的作用。

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