發(fā)布時(shí)間：2021-03-04 01:04

　　眾所周知,環(huán)氧樹脂（EP）以其優(yōu)良的性能廣泛應(yīng)用于涂料、粘合劑、電子器件、航空航天等領(lǐng)域。然而,作為一種聚合物,EP易燃且燃燒時(shí)釋放大量的熱和有毒煙霧,存在嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。因此,改善EP的阻燃性能是十分重要的研究課題。近年來(lái),綠色無(wú)鹵化和多元素協(xié)同阻燃已經(jīng)成為阻燃劑開發(fā)的重要趨勢(shì),含硅、磷、氮元素的阻燃劑在提升EP阻燃性能方面效果顯著。本論文主要針對(duì)無(wú)機(jī)硅系阻燃劑阻燃效率低的關(guān)鍵問(wèn)題,通過(guò)簡(jiǎn)便可控的原位聚合法制備出兩種具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合阻燃劑:聚磷酸銨（APP）包覆的高嶺土和三聚氰胺甲醛樹脂（MF）包覆的二氧化硅（SiO₂）,重點(diǎn)圍繞阻燃劑制備條件的優(yōu)化以及阻燃劑在EP中的阻燃性能展開研究。主要研究工作如下:（1）以高嶺土、磷酸和尿素為原料制備APP-高嶺土阻燃劑。通過(guò)傅里葉紅外光譜（FT-IR）、X射線粉末衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）考察了阻燃劑的微觀結(jié)構(gòu),研究了原料配比和固化溫度對(duì)阻燃劑微觀形貌和產(chǎn)率的影響,通過(guò)調(diào)控制備條件獲得了具有高產(chǎn)率和較高分解溫度的阻燃劑。最佳條件下制備的阻燃劑顆粒平均粒徑為16.58μm,分散性良好,比普通氮-磷系阻燃劑的... 

【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

聚合物燃燒機(jī)理示意圖

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文兩種硅基阻燃劑的制備及在環(huán)氧樹脂中的應(yīng)用研究4圖1-2雙酚A二縮水甘油醚（DGEBPA）結(jié)構(gòu)圖EP特有的結(jié)構(gòu)組成決定其具有優(yōu)異的性能。環(huán)氧基和仲羥基產(chǎn)生粘附性，醚鍵產(chǎn)生耐腐蝕性，苯環(huán)、次甲基和異丙基產(chǎn)生耐熱性及剛性。因此，EP具有附著力強(qiáng)、固化收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐磨及易加工等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在涂料、粘合劑、生物醫(yī)藥、纖維復(fù)合材料和電子器件等領(lǐng)域[16,18-21]。近年來(lái)，在涂料方面，用于家居涂料、基材防腐、鋼結(jié)構(gòu)建筑、汽車和船舶等，占市場(chǎng)份額的30%~40%；在粘合劑方面，用于生活用品、電器元件、工業(yè)構(gòu)建、航空航天部件和體育用品等；在生物醫(yī)藥方面，用于生物分子固定、生物材料填充和傷口敷料等；在纖維復(fù)合材料方面，用于環(huán)氧玻璃鋼、軍工結(jié)構(gòu)材料和航空航天功能材料等；在電子器件方面，用于電子封裝、印刷線路板、灌裝絕緣材料等。然而，與大多數(shù)聚合物相似，EP也屬于易燃材料，其極限氧指數(shù)（LOI）只有19.0%左右，且燃燒過(guò)程伴隨著濃煙和有害氣體的釋放。易燃的潛在危害極大的限制了EP的應(yīng)用，因此，如何提高EP的阻燃性能是阻燃領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。1.4環(huán)氧樹脂用阻燃劑類型及發(fā)展現(xiàn)狀目前，改善EP阻燃性能最常用的方法可分為反應(yīng)型和添加型兩種[22,23]。反應(yīng)型是通過(guò)阻燃EP單體、阻燃固化劑將阻燃元素（如氯、溴、硅、磷等）或阻燃結(jié)構(gòu)以化學(xué)鍵合的形式接枝到EP分子鏈上，具有阻燃效率高、力學(xué)性能破壞小的優(yōu)點(diǎn)，但工藝復(fù)雜、成本高。添加型是通過(guò)物理的形式將阻燃劑分散于EP中，雖然會(huì)影響EP的力學(xué)性能，但具有阻燃劑選擇空間大、成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)外大都采用此方法。添加型阻燃劑主要分為鹵系、磷系、氮系、硅系和金屬氫氧化物�？紤]到添加型在工藝和成本方面的明顯優(yōu)勢(shì)，下面將重點(diǎn)討論

樹脂中的應(yīng)用研究69，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）及其衍生物是一種新型固態(tài)有機(jī)磷系阻燃劑，所含DOPO的分子結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。因?yàn)楹新?lián)苯環(huán)、菲環(huán)結(jié)構(gòu)以及以環(huán)狀O=P-O鍵的方式引入的側(cè)磷基團(tuán)，所以DOPO的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和阻燃效率比一般未成環(huán)的有機(jī)磷酸酯要高，近年來(lái)研究較多[33]。DOPO及其衍生物能顯著改善EP的力學(xué)性能、吸濕性和阻燃性能，DOPO阻燃EP在印刷線路板和電子封裝領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但DOPO及其衍生物也存在缺點(diǎn)，容易導(dǎo)致EP的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和熱穩(wěn)定性下降[34]。圖1-3DOPO結(jié)構(gòu)圖有機(jī)磷系阻燃劑阻燃EP比無(wú)機(jī)阻燃劑具有更高的效率，然而，僅基于有機(jī)磷系阻燃體系效率有限，往往達(dá)不到理想的阻燃性能與力學(xué)性能。因此，近年來(lái)研究者逐漸將注意力轉(zhuǎn)移至磷-氮、磷-硅協(xié)同阻燃EP體系上。胡偉兆等人用磷酸季戊四醇（PEPA）作為中間體，合成了一種高磷、氮含量的新型阻燃劑聚季戊四醇磷酸酯酰哌嗪(PPAP)，其合成過(guò)程如圖1-4所示[35]，添加20wt%的PPAP，EP/PPAP復(fù)合材料的LOI達(dá)到35%，殘?zhí)空掌砻鱌PAP具有良好的成炭性能。磷系阻燃劑與硅系阻燃劑共同使用時(shí)可以生成P-O-Si鍵等牢固結(jié)構(gòu)，改善炭層的致密度[36]。張文超等人[37]采用DOPO與八苯基倍半硅氧烷（OPS）共同阻燃EP，利用XPS和FT-IR表征了燃燒過(guò)程中EP/DOPO/OPS復(fù)合材料凝聚相的硅、磷元素含量，發(fā)現(xiàn)在燃燒后期凝聚相表面硅、磷元素具有富集現(xiàn)象，在阻燃過(guò)程中起到了重要協(xié)同作用。嚴(yán)偉等人[38]采用改性DOPO與改性層狀雙氫氧化物（OLDH）共同阻燃EP，結(jié)果表明，復(fù)合材料的LOI達(dá)到了31.5%，可通過(guò)垂直燃燒測(cè)試UL-94V-0等級(jí)，熱釋放速率峰值（pHRR）和熱釋放總量（THR）顯著降低。但有機(jī)磷系阻燃劑產(chǎn)煙量大、制備過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題仍有待解?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]阻燃劑在環(huán)氧樹脂體系中的應(yīng)用[J]. 李絨絨,陳偉.  熱固性樹脂. 2021(01)



本文編號(hào)：3062281