聚磷酰胺是含有磷酰胺结构的聚合物,是典型的膨胀型阻燃剂。聚磷酰胺在空气中燃烧时产生的不可燃气体与聚合物表面的焦磷酸保护膜形成一层磷-碳泡沫的隔热层,可阻止材料的进一步燃烧,具有协同阻燃效应的作用,表现出良好的阻燃效果。聚磷酰胺由于其较高的热稳定性和较低的燃烧性,已成为研究热点。本研究采用溶液缩聚法,以二氯磷酸苯酯为原料,与对苯二胺、间苯二胺在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)下进行溶液缩聚反应,分别得到聚苯氧基对苯磷酰二胺(PPA)和聚苯氧基间苯磷酰二胺(PMA)两种新型阻燃剂。通过工艺优化,探索PPA的最佳合成条件为:以DMF为溶剂,nPDCP:nPPD=1:1.05,冰浴条件下反应3 h,升温至25°C反应6 h,氮气作为保护气;PMA的合成条件为:以DMF为溶剂,nPDCP:nPMD=1:1.05,冰浴条件下反应3 h,升温至80°C反应6 h,氮气作为保护气。分别用红外光谱分析(FT-IR)、核磁共振分析(NMR)、凝胶渗透色谱分析(GPC)、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对其结构、性能和燃烧后的残余物进行了分析表征。以PPA、PMA作为添加型阻燃剂添加到聚氨酯硬质泡沫(RPUF)中,分别研究了PPA/PU、PMA/PU阻燃聚氨酯体系的阻燃性能、热降解过程和燃烧性能。实验结果表明,使用阻燃剂PPA、PMA之后,RPUF的阻燃性能有了明显的改善,且当阻燃剂PPA、PMA添加含量在15%时,LOI分别达到了22.2%和22.1%。通过锥形量热分析测试发现,PPA、PMA阻燃剂的添加使得RPUF的PHRR和THR降低了,说明阻燃剂的使用改善了RPUF的阻燃性能。TG测试结果表明,阻燃剂PPA、PMA的添加均能提高RPUF的热稳定性和RPUF在高温时的成炭能力。热红联用技术分析结果表明,PPA/RPUF、PMA/RPUF阻燃聚氨酯体系在热分解过程中释放的气体一致,且均减少了纯RPUF在燃烧时可燃气体的释放。测试结果一致表明,PPA、PMA虽然结构不同,对聚氨酯的阻燃效果有一定不同,但是两种阻燃剂的添加均改善了RPUF的阻燃性能,提高了其热稳定性和高温下的残炭量,相对来说,PPA的阻燃效果比PMA较好一些,但是相差并不是不大,说明聚磷酰胺阻燃剂具有良好的应用前景。