【摘 要】
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环氧树脂（EP）作为一类典型热固性树脂,通过与固化剂之间的反应形成交联网络后被赋予不同于其他热固性树脂的独特优势,因此环氧树脂被广泛的应用于涂料、电子器件、胶黏剂等领域。然而作为聚合物,易燃的特性限制了其进一步应用。因此为了顺应环保的时代要求并力求减少阻燃剂对其综合性能的影响,设计合成出新型无卤阻燃剂成为阻燃环氧树脂研究的重要方向。本文首先设计合成了一种含P/N/S杂环类阻燃剂TAP,将其作为添加
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环氧树脂（EP）作为一类典型热固性树脂,通过与固化剂之间的反应形成交联网络后被赋予不同于其他热固性树脂的独特优势,因此环氧树脂被广泛的应用于涂料、电子器件、胶黏剂等领域。然而作为聚合物,易燃的特性限制了其进一步应用。因此为了顺应环保的时代要求并力求减少阻燃剂对其综合性能的影响,设计合成出新型无卤阻燃剂成为阻燃环氧树脂研究的重要方向。本文首先设计合成了一种含P/N/S杂环类阻燃剂TAP,将其作为添加型阻燃剂用于环氧树脂/4,4’-二氨基二苯砜（DDS）体系。随后为了进一步降低加工成型难度,保持良好透明性,构建了一种含P/N/S杂环类反应型阻燃剂VAP。通过多种测试方法对改性EP的热稳定性能、阻燃性能、耐热性能、透明性能、力学性能进行研究。结果表明VAP和TAP均能在赋予EP优异阻燃性能的同时保持树脂良好的综合性能。具体内容如下:（1）以2-氨基苯并噻唑（ABZ）、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和2-噻吩甲醛为原料合成含P/N/S杂环的添加型阻燃剂TAP,将其应用于EP/DDS体系。实验表明,TAP需要在180℃下搅拌1-2 h才能与环氧树脂混合均匀,表现出较差加工性,同时大量添加会导致相容性变差,透明性降低。添加TAP能够降低环氧树脂的降解速率并为其带来优异阻燃性。当添加7.5 wt%的TAP（磷含量仅为0.48 wt%）时,样品通过UL-94 V-0级。添加量为10 wt%时,极限氧指数（LOI）从22.8%提升到31.5%,其热释放速率峰值（PHRR）、总热释放量（THR）和总烟释放量（TSP）分别下降41.33%、36.59%和23.83%。阻燃机理研究表明,TAP的引入可以在凝聚相和气相中发挥阻燃作用。（2）以2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑（AMT）、DOPO、香草醛（VA）为原料合成了含P/N/S杂环的反应型阻燃剂VAP,将VAP作为共固化剂添加到EP/DDS体系中。结果表明,VAP可以在150℃下于10 min内和环氧树脂混合均匀,混合和浇注难度有了明显下降,样品的透明性在相同添加量下明显优于上一体系。然而,VAP的大量添加会降低树脂体系的固化活性。VAP改性样品的降解速率下降,残炭量增加,基体被赋予了良好的阻燃性能。添加10 wt%VAP（磷含量为0.66 wt%）时,阻燃EP的LOI值可达30.3%且实现UL-94 V-0级,其PHRR、THR和TSP分别下降36.87%、25.61%和29.07%。通过对残炭和裂解气体产物的分析发现,在燃烧时VAP能够发挥优异的双相阻燃作用。（3）在分别添加两种阻燃剂后,两种阻燃样品的玻璃化转变温度（Tg）均略有降低,但样品的Tg均保持在165℃以上,样品仍具有较好的耐热性能。同时由于体系中杂原子的存在以及杂环结构的引入,体系中分子间作用力的增强可以抵消部分因交联密度下降导致的力学性能恶化,保持环氧树脂的优异力学性能。
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