无卤阻燃剂的合成及其阻燃聚碳酸酯的研究

摘要

聚碳酸酯（PC）是五大工程塑料之一，也是唯一一类透明的工程塑料。聚碳酸酯因其优良的综合性能，广泛应用于建筑，电子电器、航空航天、汽车、光盘等领域。相对与其他高分子材料，聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性能，PC燃烧热相对较低，燃烧时有一定的成炭性，纯PC的LOI一般在22-29％UL94测试可达到V-2级别。但是应用在电视机、电脑、变压器线圈、汽车部件、建筑材料和其他对高阻燃性要求高的领域，仍需要对PC进行阻燃改性。卤素作为传统的阻燃剂具有高效随着人们环保意识的增强，阻燃评价方法的不断完善，以及世界各国阻燃法规的日趋严格，使得传统的含卤阻燃体系受到了严峻的挑战。对于PC阻燃来说，开发热稳定好、阻燃效率高的无卤阻燃剂成为人们的研究热点。
　　本文合成了含磷阻燃剂 DOPO-HQ及新型的含磷含硅阻燃剂SiPP，并分别将其对PC树脂进行阻燃改型，分别研究了两种阻燃剂对PC阻燃性能和热性能的影响。热失重分析（TGA）结果表明，阻燃DOPO-HQ和阻燃剂SiPP在空气中具有良好的热稳定性，在空气中的初始分解温度均高于300℃，可满足大多数塑料的加工温度需要。
　　研究表明，含磷阻燃剂DOPO-HQ和含磷含硅阻燃剂SiPP均能提高 PC的阻燃性能。当 DOPO-HQ的添加量为10phr时，PC/DOPO-HQ复合材料的阻燃性能得到显著改善，极限氧指数（LOI）高达34%，点燃时间（TTI）从原来的54s增加到89s，热释放速率峰（PHRR）由原来的578.94 kW/m2降低到526.00 kW/m2，前200s内的平均热释放（AHRR）由原来的226.0 kW/m2降低到144.9 kW/m2。SiPP的加入可以提高 PC/SiPP复合材料的阻燃性能，复合材料的LOI、PHRR、AHRR、热释放速率（HRR）和总热释放（THR）均比未添加阻燃剂的纯 PC有所提高。阻燃剂 DOPO-HQ和阻燃剂 SiPP的加入都会导致复合材料的初始分解温度降低，但降低程度很低，对材料的热稳定性能影响不大。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2聚合物的燃烧过程

1.3高分子材料的阻燃机理

1.3.1固相阻燃机理

1.3.2气相阻燃机理

1.3.3协效阻燃机理

1.3.4含卤阻燃剂

1.3.5无机金属氢氧化物

1.3.6含磷阻燃剂

1.3.7含氮阻燃剂

1.3.8有机硅阻燃剂

1.3.9膨胀阻燃体系

1.4聚碳酸酯的阻燃现状

1.4.1磺酸盐及磺酰胺盐类阻燃PC

1.4.2含磷阻燃PC

1.4.3含硅阻燃PC

1.5课题研究内容

第二章 无卤含磷阻燃剂DOPO-HQ合成及其阻燃PC的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1原料及来源

2.2.2含磷阻燃剂DOPO-HQ的合成

2.2.3 PC/DOPO-HQ 阻燃复合材料的制备

2.2.4测试与表征

2.3结果与讨论

2.3.1阻燃剂DOPO-HQ的表征

2.3.2 PC/DOPO-HQ复合材料的阻燃性能研究

2.3.3 PC/DOPO-HQ复合材料的热学性能研究

2.4本章小结

第三章 含磷含硅阻燃剂SiPP的合成及其阻燃PC的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料及来源

3.2.2含磷含硅阻燃剂SiPP的合成

3.2.3 PC/SiPP阻燃复合材料的制备

3.2.4测试与表征

3.3结果与讨论

3.3.1阻燃剂SiPP的表征

3.3.2 PC/SiPP复合材料的阻燃性能研究

3.3.3 PC/SiPP复合材料的热学性能研究

3.4本章小结

第四章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文和专利

致谢