新型磷-氮阻燃固化剂的制备及其在环氧树脂中的应用研究
发布时间：2021-06-23 06:52
以季戊四醇双磷酸酯二膦酰氯（SPDPC）和1,2-环己二胺（DACH）为原料,合成一种磷-氮阻燃固化剂——聚-1,2-环己二胺季戊四醇双磷酸酯（PDASP）,通过傅里叶变换红外光谱仪、电喷雾电离质谱仪和热重分析仪对其结构和热性能进行了表征。以PDASP和4,4′-二氨基二苯砜（DDS）为固化剂对环氧树脂（E-44）进行固化并制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂复合材料。通过极限氧指数（LOI）和UL-94垂直燃烧测试复合材料的阻燃性能,用热重分析仪和扫描电子显微镜对复合材料的热性能、残炭形貌及冲击断面进行了研究。结果表明:每100g E-44中PDASP用量为25g时（磷质量分数为2.30%）,复合材料的LOI可达28.4%且通过UL-94V0级测试,其拉伸强度和冲击强度分别达到43.5MPa和4.8kJ/m2;随着PDASP添加量的增加,复合材料的残炭率显著增加。通过扫描电子显微镜观察复合材料燃烧后残炭表面形貌,发现复合材料表面形成致密的炭层且明显发泡,表明PDASP的阻燃固化性能良好。
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(07)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
SPDPC和PDASP的FT-IR谱图
待测样品在高真空系统中被高速电子流轰击后产生带正电荷的分子离子及碎片离子，采用电喷雾电离质谱仪分析轰击后分子离子和碎片离子质量（m）与电荷（z）的比值（质核比，m/z），通过质核比确定样品的相对分子质量及分子结构。图2为PDASP的ESI-MS谱图。由图可以看出：m/z=227.1、303.3、396.1、453.2、565.2、734.2、791.3、903.2，分别对应1/2MH+、1/6M5H+、1/2M2H+、MH+、1/2M3H+、1/2M4H+、M2H+、1/2M5H+。其中M为PDASP重复单元。ESI-MS测试结果与理论值相符，结合FT-IR测试结果，进一步表明成功合成PDASP。2.3 TG分析
PDASP在空气气氛中的TG-DTG曲线图见图3。由图可知，PDASP初始分解温度为259.8℃，800℃时残炭率为7.97%。PDASP的分解过程分2个阶段：第一阶段热降解温度范围在259.8～439.2℃，最大失重速率温度约为369.6℃，失重46.27%。该阶段热失重主要是P—O键断裂，脱水生成偏磷酸和多聚磷酸；第二阶段热降解温度范围在439.2～737.6℃，最大热失重速率温度约为555.2℃，失重39.2%。该阶段失重主要是阻燃剂中C—N、C—C和P—N键断裂所致，释放氮气、二氧化碳和二氧化氮等不燃性气体[26-27]。TG分析结果表明，PDASP具有良好的热稳定性，分解温度适中，能够满足大部分EP材料的加工要求。2.4 EP/PDASP/DDS阻燃环氧树脂复合材料性能研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷-氮阻燃固化剂的合成及对环氧树脂性能影响[J]. 刘晓丽,梁兵. 精细化工. 2018(02)
[2]Flame-Retarding Epoxy Resin Films by Curing with Organophosphorus Containing Diamine[J]. Isara Jirasutsakul,Boonchoat Paosawatyanyong,Worawan Bhanthumnavin. 稀有金属材料与工程. 2012(S1)
[3]含磷阻燃剂中间体螺环磷酸酯二酰氯的制备[J]. 李庆林,吴明华,林鹤鸣. 浙江理工大学学报. 2009(02)
本文编号：3244466
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(07)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
SPDPC和PDASP的FT-IR谱图
待测样品在高真空系统中被高速电子流轰击后产生带正电荷的分子离子及碎片离子，采用电喷雾电离质谱仪分析轰击后分子离子和碎片离子质量（m）与电荷（z）的比值（质核比，m/z），通过质核比确定样品的相对分子质量及分子结构。图2为PDASP的ESI-MS谱图。由图可以看出：m/z=227.1、303.3、396.1、453.2、565.2、734.2、791.3、903.2，分别对应1/2MH+、1/6M5H+、1/2M2H+、MH+、1/2M3H+、1/2M4H+、M2H+、1/2M5H+。其中M为PDASP重复单元。ESI-MS测试结果与理论值相符，结合FT-IR测试结果，进一步表明成功合成PDASP。2.3 TG分析
PDASP在空气气氛中的TG-DTG曲线图见图3。由图可知，PDASP初始分解温度为259.8℃，800℃时残炭率为7.97%。PDASP的分解过程分2个阶段：第一阶段热降解温度范围在259.8～439.2℃，最大失重速率温度约为369.6℃，失重46.27%。该阶段热失重主要是P—O键断裂，脱水生成偏磷酸和多聚磷酸；第二阶段热降解温度范围在439.2～737.6℃，最大热失重速率温度约为555.2℃，失重39.2%。该阶段失重主要是阻燃剂中C—N、C—C和P—N键断裂所致，释放氮气、二氧化碳和二氧化氮等不燃性气体[26-27]。TG分析结果表明，PDASP具有良好的热稳定性，分解温度适中，能够满足大部分EP材料的加工要求。2.4 EP/PDASP/DDS阻燃环氧树脂复合材料性能研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷-氮阻燃固化剂的合成及对环氧树脂性能影响[J]. 刘晓丽,梁兵. 精细化工. 2018(02)
[2]Flame-Retarding Epoxy Resin Films by Curing with Organophosphorus Containing Diamine[J]. Isara Jirasutsakul,Boonchoat Paosawatyanyong,Worawan Bhanthumnavin. 稀有金属材料与工程. 2012(S1)
[3]含磷阻燃剂中间体螺环磷酸酯二酰氯的制备[J]. 李庆林,吴明华,林鹤鸣. 浙江理工大学学报. 2009(02)
本文编号：3244466
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