论文部分内容阅读
不饱和聚酯树脂由于其出众的特性,如合成条件易控制,室温下能快速固化、价格低廉等优点成为了21世纪应用广泛的重要的热固性树脂之一。不饱和聚酯树脂主要应用在航空航天、电子材料、生物材料、多孔材料、化工及日常生活设备中。然而,易燃烧的缺点大大限制了不饱和聚酯树脂的应用,因此提高不饱和聚酯树脂阻燃性能的研究吸引了国内外众多专家学者。本文将[6-氧化-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基甲基]丁二酸（DDP）和多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）通过物理共混和化学反应两种方法添加到不饱和聚酯树脂中进行改性,同时对改性不饱和聚酯树脂的热稳定性能和阻燃性能进行了系统研究,主要实验内容如下:（1）DDP和十二苯基POSS（DP-POSS）作为添加物与不饱和聚酯树脂共混,在环烷酸钴和过氧化环己酮糊的引发作用下室温固化,得到DDP、DP-POSS添加量分别为10wt%、20wt%和30wt%的改性不饱和聚酯树脂。热失重分析仪（TGA）、氧指数测定仪（OI）和垂直燃烧测定仪分别用于热稳定性和阻燃性能的测定。结果表明DDP/UPR和DP-POSS/UPR的阻燃性能都有了一定提高,热稳定性能变化不大,残炭率得到提升。此外,将DDP和十二苯基POSS同时添加到UPR中且含量均为10wt%时,OI值和垂直燃烧等级与20wt%DDP/UPR和20wt%DP-POSS/UPR相比都增大,意味着阻燃性得到了进一步提高。这说明DDP和DP-POSS在UPR阻燃方面存在一定的协同效应。（2）DDP用作反应物参与不饱和聚酯树脂的缩聚合成可得到分子链上含有磷元素的改性不饱和聚酯树脂。改变DDP与己二酸的摩尔比,得到不同磷含量（0.8wt%、1.43wt%和2.15wt%）的不饱和聚酯树脂。傅里叶红外（FTIR）、核磁共振（NMR）用于合成产物的结构表征。结果表明改性后的UPR的红外谱图和核磁谱图中出现了DDP的特征峰和化学位移,说明DDP被成功连接到UPR分子链中。TGA测试结果发现,分子链上DDP的接入减弱了不饱和聚酯树脂的低温热稳定性,提高了高温稳定性,最大分解温度和残炭率均得到进一步的提高。此外OI值变大,垂直燃烧等级提高,说明DDP改善了UPR的阻燃性能。同时差式扫描量热分析（DSC）测试结果指出,DDP增大了UPR升温固化时的最大放热温度,说明DDP的添加导致了UPR固化过程的推迟。（3）PSS-（2,3-Propanediol）propoxy-Heptaisobutyl substituted（PSS-POSS）与DDP作为反应物同时加入到不饱和聚酯树脂的反应中,得到聚酯分子链上含有磷和硅的树脂。控制DDP含量为9wt%,改变PSS-POSS的含量,制备一系列不同硅含量的含磷不饱和聚酯树脂。FTIR和NMR用来表征合成产物的结构。结果发现产物的红外谱图中出现了Si-O-Si和P-C的特征峰,31PNMR谱图中也出现了DDP的特征化学位移,这些结果表明本文成功地合成了分子链上含有DDP与PSS-POSS的不饱和聚酯树脂。采用TGA对合成产物进行热稳定性能的测定。结果表明,加入PSS-POSS的含磷UPR在质量损失为5%时的温度（T5）有所降低,并且最大分解温度基本维持在390℃,说明PSS-POSS对含磷不饱和聚酯树脂的热稳定性能影响不大,但650℃时的残炭率得到提高。OI值和垂直燃烧测试等级均增大,说明PSS-POSS对含磷不饱和聚酯树脂的阻燃性能有一定提高。通过扫描电子显微镜（SEM）对垂直燃烧后的残炭物进行表面形态表征,含磷含硅不饱和聚酯树脂残炭表面紧密且连续,这种表面形态具有良好的隔绝氧气和热量作用,在燃烧过程中保护下面的树脂,这与阻燃性能测试结果一致。