DPO衍生物的合成及其在环氧树脂中的应用研究

摘要

为了解决环氧树脂的易燃性问题，本文以二苯基氧化磷(DPO)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为基体，设计并成功合成了新型磷系阻燃剂：双((4-对羟基苯基)甲基)-二苯基磷氧化物(DPO-PHE )、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-PHE)、1-((4-对羟基苯基)甲基)-二苯基磷氧化物(DPO-PHM)和((4-羟基苯基)甲基苯亚氨基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-苯亚胺基-(4-羟基苯基)甲基(DOPO-PHM)。利用核磁(NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和质谱(MS)对所得样品进行了结构确认。　　将阻燃单体DPO-PHE、DOPO-PHE、DPO-PHM和DOPO-PHM分别用于双酚A型环氧树脂(DGEBA)的阻燃改性研究。结果表明：虽然阻燃剂的引入降低了环氧树脂的分解温度，但四种阻燃单体均能有效提高环氧树脂基体的耐燃性。以DPO-PHE为阻燃剂、P含量为0.7wt%时，样品可以通过UL-94V-0级测试；以DOPO-PHE为阻燃剂时，P含量则需要提高至0.9wt%。然而，DPO-PHM或DOPO-PHM为阻燃剂时，P含量为0.5wt%即可达到UL-94V-0级。锥形量热测试(CONE)、扫描电镜(SEM)和裂解气相质谱(Py/GC-MS)结果显示，在环氧树脂的阻燃改性中，四种磷系阻燃剂均可通过气相机理起作用；其中，EP/DPO-PHE-P-0.9和EP/DOPO-PHE-P-0.9样品燃烧后，外表面形成了具有隔热和隔氧作用的、连续且致密的保护层。最后，对比了DPO-PHE和DOPO-PHE改性环氧树脂和环氧树脂基体的吸水性：DPO-PHE和DOPO-PHE的引入均能降低环氧树脂的吸水性。

目录

1 绪论

1.1环氧树脂的概述

1.1.1 环氧树脂的分类

1.1.2 环氧树脂的固化

1.1.3 环氧树脂的应用及其阻燃研究的必要性

1.2.1 阻燃剂的定义

1.2.2 阻燃剂的分类

1.2.3 阻燃剂的阻燃机理

1.3磷系阻燃剂的研究进展

1.3.1 磷系阻燃剂的分类

1.3.2 无机磷系阻燃剂的研究进展

1.3.2 有机磷系阻燃剂的研究进展

1.3.3 磷系阻燃剂的阻燃机理

1.4选题依据及意义

1.5课题研究的主要内容

2 实验部分

2.1实验药品与仪器

2.2 DPO-PHE及DOPO-PHE的合成

2.3 DPO-PHM及DOPO-PHM的合成

2.3.1方法一

2.3.2方法二

2.4阻燃环氧树脂的制备

2.5.1 傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）

2.5.2 核磁共振（NMR）测试

2.5.3 质谱（MS）测试

2.5.4 差式扫描量热（DSC）测试

2.5.5 热重分析（TGA）测试

2.5.6 动态力学分析（DMA）测试

2.5.7 极限氧指数（LOI）测试

2.5.8 垂直燃烧（UL-94）测试

2.5.9 锥形量热（CONE）测试

2.5.10 扫描电镜（SEM）测试

2.5.11 裂解气相质谱（Py/GC-MS）测试

2.5.12 吸水性测试

2.5.13 热红联用分析仪（TGA-FTIR）

3 DPO-PHE及DOPO-PHE的合成及其应用研究

3.1 DPO-PHE及DOPO-PHE结构的表征

3.1.1 DPO-PHE结构的表征

3.1.2 DOPO-PHE结构的表征

3.2DPO-PHE及DOPO-PHE在环氧树脂中的应用研究

3.2.1 热稳定性测试

3.2.2 燃烧性测试

3.2.3锥形量热测试

3.2.4 残炭形貌分析

3.2.5 Py/GC-MS分析

3.2.6 改性环氧树脂的吸水性

4 DPO-PHM及DOPO-PHM的合成及其应用研究

4.1 DPO-PHM合成方法的探究

4.2 DPO-PHM及DOPO-PHM结构的表征

4.2.1 DPO-PHM结构的表征

4.2.2 DOPO-PHM结构的表征

4.3DPO-PHM及DOPO-PHM在环氧树脂中的应用研究

4.3.1热稳定性测试

4.3.2 燃烧性测试

4.3.3锥形量热测试

4.3.4 残炭形貌分析

4.3.5 热红联用(TG-IR)分析

5 DPO-PHE和DPO-PHM改性阻燃环氧树脂的性能比较

5.1热稳定性比较

5.2燃烧性比较

5.3燃烧行为比较

6 结论

参考文献

作者简历

致谢

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