含氮磷聚芳醚阻燃材料的合成及性能研究

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当今世界,高分子材料正在逐步取代传统材料,渗透到国民经济和日常生活的方方面面。高分子复合材料具有成本低、易加工、绝缘性好、化学性能稳定等优点,但其独特的元素构成使其极易与氧气等活泼气体发生化学反应引起燃烧,从而限制其更广泛的发展和应用。国内市场对高分子阻燃材料,尤其是协效阻燃高分子材料的需求越来越大。因此,如何得到具有高效阻燃的聚合物材料,是一项极具挑战又极有意义的工作。基于此,本课题旨在研究合成新型聚芳(硫)醚类高分子阻燃材料,并对合成的聚芳(硫)醚类材料进行结构表征和性能测试。本文以两种DOPO衍生物作为含氮磷聚芳醚阻燃材料的磷源,二氮杂萘酮(DHPZ)、巯基二氮杂萘酮(TPPT)作为含氮磷聚芳醚阻燃材料的氮源,通过直接缩聚反应,合成了性能优异的新型氮磷高分子阻燃材料。首先以DOPO、对苯醌、对羟基苯甲醛为原料合成含磷单体DOPO衍生物DOPO-HQ和DOPO-PHBA。然后以DOPO-HQ、二氟二苯酮、DHPZ为原料合成了一系列聚芳醚酮;以DOPO-PHBA、二氟二苯酮/二氟二苯砜、DHPZ为原料合成了两个不同系列聚芳醚酮和聚芳醚砜,所得聚合物具有较大的粘度和较好的溶解性。高聚物的分子结构利用FT-IR、NMR进行表征,热性能利用TGA、DTG、DSC测试,而氧指数值的大小来表征聚合物的阻燃性能。结果表明,所得聚芳醚具有较高的热稳定性,如,DSBA-80的初试降解温度为470.0℃,而玻璃态转变温度为234.2℃。聚合物的理论氧指数值最高达42.1%,具有较好的阻燃性。其次,以含巯基二氮杂萘酮(TPPT)和二卤代单体(二氟二苯砜、二氟二苯甲酮、二氟三苯二酮、对(4-氟苯)苯基氧膦)为原料合成了一系列聚芳硫醚杂萘酮。GPC测试表明,所得聚合物的数均分子量大于4.36×10~4,分布指数在1.64-1.89之间,具有较高的分子量。聚合物的结构通过FT-IR、NMR进行表征,得到证实。对聚合物的热性能、溶解性、氧指数等分别进行了测试或计算。结果表明,合成的聚芳硫醚杂萘酮具有较高的热稳定性(初始热分解温度>504.0℃,玻璃化转变温度>229.0℃),良好的溶解性和阻燃性能,是一种具有潜在应用价值的阻燃材料。
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