吡啶氧基环三磷腈阻燃环氧树脂的分解机理研究

摘要

环氧树脂在空气中燃烧时,火焰传播快速,发热量大,浓烟多,且产生有毒气体,抑制了其使用.六氯环三磷腈(HCCTP)具有稳定的六元环共轭结构,热稳定性和耐酸碱好,加之具有多侧基易衍生化的特点;其衍生物同时具备无机有机物杂化的优异性能,可以作为一种新型的有机磷氮系阻燃剂骨架材料,广泛应用于有机材料基体中.采用稳定性好的有机阻燃协效基团接枝到HCCTP,可以替代氯元素有效减少腐蚀性气体HCl的挥发,且可增加其阻燃性.课题组以5-甲基-2-吡啶氧基纳作为亲电物质,合成新的杂化的环磷腈衍生物六-(5-甲基-2-吡啶氧基)-环三磷腈(HMPOP),将其加入到环氧树脂,加入量为5wt％时,氧指数26.1％,垂直燃烧V-0级,且其烟、热释放均有很大改善,同时采用TG/FTIR和PyGC/MS对其阻燃机理进行了研究.但两种方法只能分析收集到的分解产物小片段,因此部分小片段以及大分子均无法检测到,影响对分解产物的分析.另外,分解产物无法直观分析,实验过程周期比较长,浪费大量的人力财力.反应型力场(ReaxFF)可以描述材料的物理及热力学性质,也可研究其详细的化学反应过程.为研究大体系的物理化学性质提供了有效的途径,从原子和分尺度提供实验量力学所不能给予的详细准确化反应信息.ReaxFF模拟方法已经成功用于一系列的高温快速化学反应机理研究中,包括碳氢有机小分子体系,大分子体系如煤,含能材料体系和聚合物体系.本文采用ReaxFF方法研究了HMPOP影响交联环氧树脂阻燃机理的研究.