發(fā)布時間：2020-06-08 04:02

【摘要】：環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的綜合性能,在纖維增強復(fù)合材料、涂料、膠黏劑和電子封裝等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但環(huán)氧樹脂易燃,限制了其在高阻燃要求領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來,隨著全球環(huán)保的呼聲越來越高,傳統(tǒng)的含鹵阻燃劑將被逐步淘汰,給環(huán)氧樹脂阻燃提出了新的要求和挑戰(zhàn)。本論文從分子設(shè)計的角度出發(fā),將籠網(wǎng)結(jié)構(gòu)POSS、含磷、活性官能基(環(huán)氧基、氨基)等功能性基團引入環(huán)氧樹脂阻燃劑中,制備新型的阻燃環(huán)氧樹脂體系,系統(tǒng)研究了這些功能性基團對環(huán)氧樹脂熱性能、力學(xué)性能和阻燃性能的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下:一、采用9,10-二氫-9-氧雜-10-膦菲-10-氧雜(DOPO)-乙烯基三甲氧基硅烷加成物(DOPO-VTMS)與(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(KH530)通過水解縮合反應(yīng)制備了含環(huán)氧基團的籠網(wǎng)結(jié)構(gòu)聚倍半硅氧烷(CLEP-DOPO-POSS)。采用傅里葉變換紅外(FTIR)、核磁共振(~1H NMR、~(29)Si NMR)、MALDI-TOF和XRD等手段對其結(jié)構(gòu)進行了表征。將不同比例的CLEP-DOPO-POSS加入到環(huán)氧樹脂中,制備了系列阻燃環(huán)氧樹脂。采用TGA、DMA、萬能拉力機、LOI、UL-94和錐形量熱計對阻燃環(huán)氧樹脂的熱性能、機械性能和阻燃性能進行了研究;利用TGA-IR、TGA-MS以及SEM研究了其阻燃機理。研究結(jié)果表明,CLEP-DOPO-POSS可在環(huán)氧樹脂中均勻分散。加入CLEP-DOPO-POSS,能夠顯著提高環(huán)氧樹脂的阻燃性能。當CLEP-DOPO-POSS加入量為2.91 wt%時,阻燃環(huán)氧樹脂的LOI值可提高至31.9%,并通過了UL-94 V-0測試。此外,加入CLEP-DOPO-POSS阻燃劑,環(huán)氧樹脂的熱性能和機械性能也有明顯提升。其阻燃阻燃機理為含磷自由基的淬滅效應(yīng)以及在凝聚相中形成含磷硅碳層的共同作用。二、為進一步擴大該類阻燃劑的適用范圍,采用9,10-二氫-9-氧雜-10-膦菲-10-氧雜(DOPO)-乙烯基三甲氧基硅烷加成物(DOPO-VTMS)與γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)進行水解縮合反應(yīng),制備了新型含氨基取代基的籠網(wǎng)結(jié)構(gòu)聚倍半硅氧烷(CLNH_2-DOPO-POSS)。采用傅里葉變換紅外(FTIR)、核磁共振(~1H NMR、~(29)Si NMR)、MALDI-TOF、XRD等對其結(jié)構(gòu)進行了表征。將不同比例的CLNH_2-DOPO-POSS加入到環(huán)氧樹脂中,制備了系列阻燃環(huán)氧樹脂。采用TGA、DMA、萬能拉力機、LOI、UL-94、以及SEM對環(huán)氧樹脂的熱性能、機械性能和阻燃性能進行了研究;采用TGA-IR和TGA-MS對其阻燃機理進行了研究。研究結(jié)果表明,CLNH_2-DOPO-POSS可在環(huán)氧樹脂中均勻分散。加入CLNH_2-DOPO-POSS,可有效提高環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能以及阻燃性能。拉伸強度和彎曲強度從純環(huán)氧樹脂的69.9 MPa和99.3 MPa分別提高到了82.8 MPa和105.1 MPa,分別提高了18.2%和7.8%,T_g提高到183.8℃。當CLNH_2-DOPO-POSS加入量為3 wt%時,阻燃環(huán)氧樹脂的LOI值為31.8%,并通過了UL-94 V-0測試。其阻燃機理涉及了硅的炭增強效應(yīng)、DOPO的催化炭化效應(yīng)以及DOPO的自由基淬滅效應(yīng)。
【圖文】：

1-2 DOP-Glycidyl 的化學(xué)結(jié) Chemical structure of DOP，10-二氫-9-氧雜-10-膦成了含磷二胺（DOPO-N，分子結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示.8 wt%時，，制得的環(huán)氧樹 1-3 TG-DOPO 的化學(xué)結(jié)-3 Chemical structure of TG

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 1-2 DOP-Glycidyl 的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig. 1-2 Chemical structure of DOP-Glycidyl人[16]采用 9，10-二氫-9-氧雜-10-膦菲-10-氧雜（DABP）反應(yīng)合成了含磷二胺（DOPO-NH2），并以其（TG-DOPO），分子結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示。采用二氨基當磷含量為 1.8 wt%時，制得的環(huán)氧樹脂固化物阻燃
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ314.248;TQ323.5

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本文編號：2702513