有机磷阻燃聚合物体系热固化和热降解动力学研究

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随着合成聚合物材料的大规模的使用,其阻燃技术的研究和应用也日益受到重视。近年来,由于环境保护等诸多因素,阻燃剂的发展趋向于低烟、低毒和无卤化。环氧树脂由于其良好的性能得到了广泛的应用,但是由于易于燃烧,使得其不能用于对阻燃有特殊要求的场合。磷腈化合物是一类重要的高效无卤阻燃剂,具有广阔的发展前景。紫外光固化是一项发展极为迅速的绿色新技术,但是涉及该领域的阻燃研究的报道却并不多。本文合成了一种新型的含磷阻燃剂--超支化聚(3-羟基苯基)磷酸酯(HHPP)以提高固化后环氧树脂的阻燃性能,研究了它与环氧树脂反应的固化动力学。同时,立足于紫外光固化阻燃体系的研究,合成了丙烯酸化和烷基化的环状磷腈,将其混入市售的环氧丙烯酸酯预聚物,研究了其光固产物热降解动力学。 采用非等温差热扫描量热的方法,在不同升温速率下,对HHPP、间苯二酚(DHB)作为环氧树脂固化剂的固化动力学进行了研究。HHPP/环氧树脂的固化活化能小于DHB/环氧树脂,且前者固化过程的峰值温度都比后者低。这是因为随着反应的进行,当DHB的一个酚基参与反应后,另一个酚基由于DHB分子的刚性使得其难以继续反应,而磷酸酯分子链有一定柔性,当交联网络初步形成时,HHPP上的酚基的运动能力较大,同时,HHPP是多官能团化合物,从而有利于反应活性的提高。使用双参数自催化模型(Sesták-Berggren方程)研究了这两种固化体系,得到的非等温法实验曲线均与理论曲线相符。 以EB600、HACP(20)/EB600(80)、HACP(20)/EB600(80)和HACP四种UV固化体系为研究对象,采用三种不同方法Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman法对其降解动力学进行研究。活化能的结果表明,环状磷腈的引入使得混合体系最后阶段的活化能有所提高,进一步证实其高温热稳定性得到了改善。
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