磷硅阻燃剂的合成与表征及阻燃不饱和聚酯

摘要

不饱和聚酯树脂UPR是一种应用广泛的热固性树脂，但是由于其容易燃烧，而且会产生大量的有毒有害气体，所以研究开发新型的无卤低烟阻燃UPR是此领域的研究热点。
　　本文首先成功合成了单体1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)，研究了它的合成反应因素，然后将其与甲基乙烯基二氯硅烷反应合成目标阻燃剂DPMVSi，采用FTIR，MS和1HNMR方法对单体结构进行表征。同时摸索了DPMVSi的合成条件，通过FTIR，1HNMR和31PNMR对其结构进行表征。TG结果表明，DPMVSi的热稳定性好，初始分解温度为345℃，800℃的残炭量为50.56％。
　　探讨了不同添加量的阻燃剂DPMVSi对UPR的阻燃作用。结果表明，DPMVSi的加入，可以使UP的THR，pKHRR和pKSPR值都有较大幅度的下降，提高了材料的阻燃性能。TG的测试结果表明DPMVSi的加入提高了UP的残炭率，同时对力学性能的影响并不大。
　　通过SEM-EDX分析了CONE测试后炭层的形貌结构以及元素组成，表明燃烧后产生了明显的连续炭层，并且阻燃元素磷硅可以在炭层表面富集，进一步提高了阻燃效果。
　　通过热分解过程以及燃烧行为测试发现，DPMVSi主要在凝聚相发挥阻燃作用，并且其固化以及热分解过程中会与UP产生强烈的相互作用而形成了阻隔效果优异的交联炭层。
　　此外，通过DSC固化动力学的研究，可以确定DPMVSi与基体发生了交联作用产生了丰富的微凝胶交联结构，因而降低了固化凝胶的速度。

目录

论文说明

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 聚合物的燃烧

1．3 阻燃剂及阻燃机理

1．3．1 阻燃剂的性质要求

1．3．2 阻燃作用机理

1．4 无卤阻燃研究进展

1．4．1 无机金属氢氧化物阻燃剂

1．4．2 磷系阻燃剂

1．4．3 硅系阻燃剂

1．4．4 氮系阻燃剂

1．4．5 膨胀型阻燃剂

1．4．6 磷硅协同阻燃剂

1．5 不饱和聚酯概况

1．5．1 不饱和聚酯及其应用

1．5．2 不饱和聚酯阻燃研究的意义

1．6 不饱和聚酯阻燃的现状及研究进展

1．6．1 不饱和聚酯燃烧机理

1．6．2 不饱和聚酯的阻燃方法

1．6．3 阻燃不饱和聚酯的研究现状

1．7 本课题研究意义目的及内容

1．7．1 研究意义目的

1．7．2 研究内容

2 阻燃剂DPMVSi的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 中间体PEPA的合成

2．2．4 阻燃剂DPMVSi的合成

2．2．5 测试方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 反应历程分析

2．3．2 PEPA合成条件的研究与表征

2．3．3 阻燃剂DPMVSi合成条件的研究与表征

2．4 小结

3 阻燃剂／不饱和聚酯复合材料的制备及性能

3．1 引言

3．2 阻燃性能测试方法

3．2．1 氧指数法

3．2．2 UL-94测试法

3．2．3 锥形量热法

3．3 实验部分

3．3．1 实验原料

3．3．2 测试样品的制备

3．3．3 测试方法

3．3．4 力学性能测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 复合材料制备条件的研究

3．4．2 氧指数以及垂直燃烧测试

3．4．3 锥形量热测试

3．4．4 复合材料的力学性能

3．5 小结

4 阻燃不饱和聚酯树脂UP的热性能及阻燃机理研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 测试样品的制备

4．2．2 测试方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 热失重分析

4．3．2 SEM分析

4．3．3 EDX分析

4．3．4 TG-IR分析

4．4 小结

5．阻燃剂DPMVSi阻燃不饱和聚酯树脂的固化反应

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验原料

5．2．2 样品制备

5．2．3 实验仪器

5．2．4 测试方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 DPMVSi对固化性能的影响

5．3．2 不同升温速率下UPR的固化反应

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果