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近年来,以烷基次磷酸盐为代表的有机次磷酸盐阻燃剂,因具有热稳定性好、添加量少、能够促进成炭等优点,而受到广泛关注。本文研究了烷基次磷酸盐-聚己基次磷酸铝(APHP)与磷酸酯阻燃环氧树脂体系中的协同屏障效应,并以此为启发合成了一种含氮有机次磷酸盐-三丙基三嗪三酮次磷酸铝(TAHP),将其与另一种添加型含有三嗪基团的磷杂菲化合物-三-(3-DOPO-1-丙基)-三嗪三酮(TAD)复合并添加到环氧树脂中,研究了复合体系对阻燃环氧树脂的影响。此外,本文还将TAHP与三种反应型磷杂菲化合物复合,研究了复合体系对阻燃环氧树脂的影响规律,主要研究内容如下:(一)将APHP/双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)应用于环氧树脂双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)中,并以4,4-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂阻燃环氧树脂材料,研究了二者协同阻燃环氧树脂的阻燃行为规律与机理。研究表明:在APHP/BDP复合阻燃环氧树脂材料中,相比于单独添加APHP或BDP的材料,3.3%APHP/6.7%BDP/EP/DDS样品的极限氧指数值进一步提高,并在垂直燃烧测试中通过UL 94 V-0级别,在锥形量热测试中显著抑制并推迟了热释放速率峰值(pk-HRR)。在燃烧过程中,APHP/BDP二元体系相互作用,在气相中释放了较少的气体碎片和可燃碎片,在凝聚相中形成了更多的富磷炭层,表现出显著的协同屏障保护效应,有效降低了燃烧强度并延缓了热量的释放,由此提高了环氧树脂的阻燃性能。(二)通过三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)和次磷酸之间的加成反应,合成了一种新型有机次磷酸盐阻燃剂-TAHP并对其结构进行了表征。将TAHP与另一种添加型含氮磷杂菲衍生物TAD复合,以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂对环氧树脂的阻燃行为及机理进行研究。相比于单独添加4%TAHP或4%TAD的样品,1%TAHP/3%TAD/EP/DDM样品的氧指数值能够达到36%,并在垂直燃烧测试中通过UL 94 V-0级别。在燃烧过程中,TAHP/TAD能够将更多的含磷碎片保留在体系中,并形成富含磷酸铝的富磷炭层。结果证实TAHP/TAD体系在凝聚相具有协同屏障作用,结合TAD的气相阻燃作用,优化后的气相和凝聚相阻燃作用赋予了环氧树脂更好的阻燃性能。(三)本文也将TAHP分别与三种反应型磷杂菲化合物,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-10-氧化物(ODOPB)和(1,1’-双(4-羟基苯基)-双亚甲基(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化物2-羟基丙-1-基)(DPOH)分别复合并应用于阻燃EP/DDM体系中,研究了其对环氧树脂的阻燃行为的影响规律及机理。相比于TAHP/DOPO和TAHP/ODOPB体系,TAHP/DPOH体系同时提高了样品的极限氧指数值和垂直燃烧级别。在燃烧过程中,2%TAHP/2%DPOH-EP/DDM和1%TAHP/3%ODOPB-EP/DDM两个样品显著降低了体系的pk-HRR,并形成了含有磷酸铝颗粒和大量闭孔膜的炭层。拉曼光谱测试进一步揭示了2%TAHP/2%DPOH-EP/DDM和1%TAHP/3%ODOPB-EP/DDM形成了具有石墨化程度更高的残炭结构,因而赋予了残炭更强的屏障保护作用,抑制了燃烧强度,提高了环氧树脂的阻燃性能。