含硝基阻燃剂的合成及其在环氧树脂中的应用

摘要

以三苯基膦（PPh3）为原料,制备了一种含硝基的阻燃剂3（3-硝基苯基）膦（NPPh3）。并通过红外光谱（FTIR）、核磁共振（1HNMR）、热重分析（TG）和红外热失重联用（TG-FTIR）对其结构、热稳定性、热降解行为、成炭能力和热降解产物进行研究。结果表明：NPPh3的初始分解温度为291.2℃,800℃下残炭量达28.16%（N2条件下）,相比于原料,硝化后阻燃剂的热稳定性和成炭性能明显提高,热降解主要产物为H2O、CO2、CO和芳环。为了在阻燃剂添加量少的情况下,达到良好的阻燃效果,以4,4,–二胺基二苯甲烷（DDM）为固化剂,将NPPh3和9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物（DOPO）复合应用于环氧树脂中,研究其协同阻燃环氧树脂的性能。通过极限氧指数（LOI）和垂直燃烧（UL–94）测试结果可知,阻燃剂总添加量（质量分数）为4.7%,当NPPh3和DOPO的质量比为1∶2时,阻燃环氧树脂的极限氧指数为33.8%,材料通过垂直燃烧测试的V-0级,表现出良好的阻燃性。TG的测试结果表明,燃烧过程中,NPPh3和DOPO之间存在反应,并使环氧树脂的初始分解温度略有降低,热分解速率下降,延缓了树脂在高温下的热降解,提高了高温下材料的成炭量。通过FTIR和扫描电镜（SEM）研究炭层的组成和形貌,结果表明,NPPh3/DOPO/EP通过形成含有–P,–NO2基团的均匀致密炭层结构,在聚合物表面产生有效覆盖,保护基体材料,发挥凝聚相阻燃作用,提高体系的阻燃性能。