【摘 要】
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聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有优异的透明性、生产成本低、易于机械加工等优点,广泛应用于广告、标识、交通、建筑等多个行业及应用领域。然而PMMA材料为易燃材料,极限氧指数（LOI）只有17.3%,容易被点燃,在燃烧过程中放出大量热量,因此在一些易接触火源或特种应用领域,必须对其进行阻燃处理。高透光性是PMMA材料最突出优点,常应用于精密仪表盘、飞机座舱、医疗器械等特殊领域。常温条件下,磷酸酯大多为
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聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有优异的透明性、生产成本低、易于机械加工等优点,广泛应用于广告、标识、交通、建筑等多个行业及应用领域。然而PMMA材料为易燃材料,极限氧指数（LOI）只有17.3%,容易被点燃,在燃烧过程中放出大量热量,因此在一些易接触火源或特种应用领域,必须对其进行阻燃处理。高透光性是PMMA材料最突出优点,常应用于精密仪表盘、飞机座舱、医疗器械等特殊领域。常温条件下,磷酸酯大多为无色透明液体,与MMA单体相容性好,但磷酸酯阻燃剂在工业化应用中也面临一些问题,例如:阻燃效率不高,添加量较大;同时材料热稳定性、力学性能和透光率等性能受到影响。本课题以上述背景为研究方向,从两个方面解决上述问题:1、通过阻燃剂之间的协同作用,设计适用于PMMA透明浇筑板的阻燃体系。2、通过物理及化学交联作用,从增刚、增强的角度提升材料的物理性能及耐热性能。主要研究内容包括:（1）磷酸三（2,3-二氯丙基）酯（TDCPP）与多聚磷酸（PPA）复配成新的阻燃体系,并用于PMMA阻燃。研究发现,随着阻燃剂中PPA比例提高,复合材料阻燃性能和热稳定性能有所提升。PMMA/15%TDCPP-3%PPA复合材料LOI为27.1%,并达到UL-94测试V-0级。通过TG-FTIR和FTIR等对复合材料在分解过程中气相产物和残渣结构和组成分析,对阻燃过程进行推测。（2）将甲基膦酸二甲酯（DMMP）作为无卤阻燃剂用于PMMA阻燃。当DMMP添加量为25wt%或30wt%时,PMMA阻燃材料LOI值分别达到24.6%和26.2%,并达到UL-94测试V-0级。通过TG-FTIR对复合材料在分解过程中气相产物进行分析;通过FTIR对复合材料在不同温度时的残渣结构及组成进行表征;推测DMMP在PMMA材料阻燃机理。研究结果表明DMMP在PMMA材料中以气相阻燃为主。PMMA/25%DMMP复合材料阻燃性能优异,但物理性能和热稳定性较纯PMMA材料明显降低。（3）将乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）、三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）、甲基丙烯酸烯丙酯（AMA）作为化学交联剂,通过将线性PMMA大分子长链交联成“三维网状”结构,提高复合材料物理性能和热稳定性。三种交联剂以EGDMA效果最佳,EGDMA添加量为6wt%时,改性阻燃材料维卡软化点温度由26.4℃提升至50.6℃,同时具有优良透光性能。交联改性阻燃材料物理性能有明显提升。（4）以甲基丙烯酸（MAA）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酰胺（MAAM）作为物理交联剂。MAA、AA、MAAM分子能与PMMA长链中-C=O或同种分子间形成氢键提高复合材料热稳定性。三种物理交联剂以MAA效果最佳,MAA添加量为6wt%时,改性阻燃复合材料维卡软化点提升至60.7℃,同时具有优异的透光性能和物理性能,达到生产使用标准。
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