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研究DOPO型无卤阻燃体系 制备复合阻燃涂料

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2014-4-11 21:14:13
 

       近5年来以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物为中间体制备新型无卤阻燃剂、阻燃型环氧树脂固化剂和 无卤阻燃环氧树脂的研究新进展,并通过UL94、极限氧指数(LOI)和成炭率等阻燃性能参数对它们的阻燃性能进行了评价。这些具有环境友好、低毒低烟和 高效阻燃等优点的固化剂和环氧树脂,对于开发高性能复合材料以及拓展环氧树脂在电子电气和航天航空领域的应用范围具有深远意义。

       环氧树脂以其优异的综合性能广泛应用于国民经济的各个领域,尤其在电子电气领域,已成为目前最为重要的电子化学材料之一。然而它又 是一种易于燃烧的材料,所以对于提高其阻燃性能的研究一直是国内外研究者关注的热点。随着人们对于环境保护和人体健康的重视,对电子电气又提出了无卤化的 要求,如何得到无卤、低毒、少烟、高效的阻燃剂成为人们关注的重点。其中最引人注目的是关于9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 (DOPO)及其衍生物的研究。

      DOPO作为一种有机磷酸酯类化合物,其结构中含有活泼的O=P-H键,对烯基、环氧键和羰基具有很高的加成活性,可反应生成多种 衍生物[1]。DOPO衍生物具有活性基团,既可以作为固化剂参与基体树脂固化,也可以通过向其引入环氧基制备本质阻燃环氧树脂。由于是通过化学反应将磷 原子嵌入分子链中构成新的分子整体,所以它能在提高环氧树脂的阻燃性、热稳定性和有机溶解性的同时,对环氧树脂的机械性能的恶化影响较小。而且近些年众多 研究表明[2-5],DO-PO及其衍生物作为一种新型环保阻燃剂,除了具有无卤、低毒、无烟等特点,还具有很高的阻燃效率。环氧树脂体系中磷含量低于 2%时即可达到UL-94V-0阻燃级别,而卤素含量需达到9%~23%才能达到同样效果。因此,无论从环境保护要求还是降低成本来看,DOPO类阻燃体 系都具有很大的优势,其市场前景广阔,意义重大。

      笔者对近年来国内外关于DOPO型无卤阻燃环氧树脂体系研究的新成果进行了综述,并对DOPO型环氧树脂体系研究的前景进行了展望。

    DOPO型环氧树脂材料具有良好的热稳定性、较高的玻璃化转变温度、较低的热膨胀系数和优异的阻燃性能,是一种无卤、低烟、无毒的 环保型材料,具有广阔的发展前景。然而,由于其结构的特殊性,大多数的DOPO衍生物的添加还是会对体系的综合性能造成或多或少的负面影响。因此,应进一 步加强高性能无卤阻燃环氧树脂体系的研究,尤其从以下方面着手:

    (1)对于添加型阻燃剂,应从高热稳定性,较高单位含磷量和提高与环氧树脂的相容性进行研究。
    (2)对于含磷固化剂,应针对其本身及其固化通用环氧树脂体系中的磷含量较低的缺点,努力提高其磷含量或配合其他阻燃剂使用。
    (3)深入对磷-氮、磷-硅、以及磷元素与其它元素在阻燃行为中的协同效应的研究。
    (4)探索较低成本的含磷本质阻燃环氧树脂的生产工艺,真正实现无卤阻燃环氧树脂的工业化应用。
    丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯共聚物乳液涂料又称醋丙乳液涂料,是一种用醋酸乙烯酯改性的丙烯酸系共聚乳液涂料,由于在共聚物中引入醋酸乙烯酯链段,提高了涂膜的柔顺性、耐碱性和耐污性。这种涂料可供水泥、砂浆、木材、混凝土底材的涂装,在乳液涂料中占有很大的比例,是一种具有发展前途的乳液涂料]。但其也存在耐寒、耐水、耐热性较差的缺陷,限制了使用范围。将丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯共聚物插层到改性的蒙脱土片层间,不但能提高其力学性能,同时由于蒙脱土特殊的二维片层结构赋予复合材料较好的热力学稳定性。

      本研究的目的就是将丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯共聚物乳液涂料和有机改性蒙脱土复合,制备一种新型、环保、阻燃效率高的阻燃涂料。

       利用乳液插层聚合法合成的醋丙/蒙脱土复合阻燃涂料,涂膜机械性能较好,而且对涂膜外观、黏度等不会造成影响。通过与国家阻燃清漆标准的比较,该涂料能达到阻燃清漆的国家标准。因此通过蒙脱土制备醋丙/蒙脱土复合阻燃涂料,是一种很有前途的阻燃改性方法。 

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