随着高分子材料工业的迅速发展,阻燃剂和阻燃材料的研制、生产及应用也得到快速发展。由于材料性能和环保的要求越来越严格,一些阻燃剂已经不能满足实际应用中的要求,开发和应用具有环保、低毒、高效和多功能化的无卤化的阻燃剂成为当今阻燃剂的发展趋势。有机硅阻燃剂具有的一系列优异的性能和环保兼容性,使其开发和应用前景十分巨大。有机硅阻燃剂在PC、PC/ABS合金中应用阻燃效果较好,但有机硅阻燃剂与聚烯烃共混,其阻燃性能很少能达到UL 94V-0级。因此,本文在前人研究的基础上,在有机硅阻燃剂的分子结构中引入其他阻燃元素,使其之间产生协效作用,以提高有机硅阻燃剂的阻燃性能及其适用范围。本文主要研究了以下几个方面的工作:(1)以苯基硅烷和氨基硅烷为原料,水为介质的条件下,合成苯基含量不同的氨基苯基有机硅树脂,讨论物料配比、反应时间、反应温度和催化剂的用量对产率影响。实验结果表明:苯基硅烷和氨基硅烷的配比为9:1,反应温度为50oC,反应时间为4h时,产率最高,为91.0%。(2)以苯基含量不同的有机硅树脂和中间体氯化螺环磷酸酯反应,制备了同时含有Si、P、N的有机硅阻燃剂,通过FT-IR和1H-NMR表征了有机硅树脂和有机硅阻燃剂的分子结构。(3)将有机硅树脂和有机硅阻燃剂与聚丙烯(PP)共混,测试共混体系的阻燃性能及其力学性能。结果显示:随着有机硅树脂和有机硅阻燃剂加入量的增大,其相应的极限氧指数也逐渐增大,并且苯基含量越大,PP/有机硅树脂共混体系的极限氧指数也逐渐增大。如加入20wt%的9:1有机硅树脂时,其极限氧指数有纯PP的17.8%增加到25.5%,而加入同样含量的7:3有机硅树脂,其极限氧指数增加到24.1%;有机硅阻燃剂因结构中引入含P基团,其阻燃性能有所增加。如9:1有机硅阻燃剂在加入量为20wt%时,其极限氧指数有17.8%增加到26.7%。其体系的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度随着阻燃性能的增加而有所降低,但变化幅度不大;而扯断伸长率则下降幅度较大。此外,有机硅阻燃剂在结构中引入含P基团的改善了材料的机械性能。(4)通过TG分析来了有机硅树脂和有机硅阻燃剂在N2气氛下的热稳定性。实验结果表明:有机硅树脂和有机硅阻燃剂都具有良好的热稳定性。在400oC以后才表现出较高的热失重,并且900oC时的残炭量较高。如8:2有机硅树脂在350oC与500oC之间失重9.85%,在500oC～900oC失重15.93%,900oC时残炭量为66.47%。引入含P基团的有机硅阻燃剂,因为氯化螺环磷酸酯的热稳定性差,有机硅阻燃剂的热稳定性有所将下降,900oC时的残炭量也有所降低。(5)通过热失重-红外光谱联用技术,分析了有机硅树脂和有机硅阻燃剂及其与PP共混体系在空气气氛中的热降解过程。实验结果显示:有机硅树脂和有机硅阻燃剂的热降解主要分为两个阶段,第一阶段主要是500oC以前,这一阶段没有气体放出,主要是分子结构中的羟基失水和大分子链的断裂;第二阶段是500oC到900oC之间,这一阶段分子链裂解为CO2、CO、NO2等气体。有机硅树脂和有机硅阻燃剂与PP共混体系的热降解温度主要在300oC附近,主要是PP的分子链段的断裂引起。另外,通过偏光显微镜观察了样品燃烧后的表面炭层,随着有机硅聚合物加入量的增加,表面炭层逐渐增加,且结构致密。