DOPO型含磷阻燃环氧树脂的合成及其热性能研究

论文摘要

环氧树脂材料广泛应用正带动着环氧树脂阻燃剂的迅速发展。目前使用最多的环氧树脂阻燃剂是卤素阻燃剂，但是随着欧美发达国家对卤素阻燃剂使用限制以及人们环保意识的增强，有机磷系阻燃剂由于其燃烧时产生较少的烟及不产生有毒气体越来越引起人们的重视。在有机磷系阻燃剂当中化合物DOPO （9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）及其衍生物，因具有独特的分子结构和良好的反应性能，是当今含磷本质阻燃型环氧树脂材料研究的一个重要方向。本文合成了两种DOPO型含磷化合物DOPO-Bz1和DOPO-Bz2，制备的化合物DOPO-Bz1和DOPO-Bz2及其中间产物Ba、Bp、DOPO-Ba和DOPO-Bp经红外、核磁共振氢谱、核磁共振磷谱、质谱表征，确认了其结构。实验对合成的化合物DOPO-Bz1和DOPO-Bz2及其中间产物的合成条件进行了优化，得到最佳合成条件。通过DOPO-Bz1和DOPO-Bz2与环氧树脂E-51以不同的比例反应，合成了8种DOPO型含磷环氧树脂a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3和b4，通过红外对其进行表征，确认其结构。根据测定环氧值与理论环氧值的对比对其反应条件进行了优化。最后以三苯基磷作为固化催化剂，用4,4-二氨基二苯甲烷（DDM）和4,4-二氨基二苯砜（DDS）对合成的DOPO型含磷环氧树脂进行固化制备DOPO型含磷环氧树脂固化物，最终得到16种不同磷含量的含磷阻燃环氧树脂，通过红外谱图对其进行了表征。利用TGA分析法对DOPO型阻燃环氧树脂体系的热稳定和阻燃性能进行分析，研究证明热稳定性优于普通双酚A型环氧树脂。得到的DOPO型含磷环氧树脂在空气中550℃下的残炭率最高可达到34.36%；在氮气中550℃的残炭率最高可达到37.16%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 阻燃剂研究进展
• 1.1.1 无机阻燃剂
• 1.1.2 有机阻燃剂
• 1.2 环氧树脂综述
• 1.2.1 环氧树脂简介
• 1.2.2 阻燃环氧树脂
• 1.3 DOPO 型含磷阻燃环氧树脂
• 1.3.1 DOPO 的简介
• 1.3.2 DOPO 在阻燃环氧树脂合成中的应用
• 1.3.3 DOPO 及其衍生物改性环氧树脂
• 1.3.4 含 DOPO 协同本质阻燃环氧树脂
• 1.4 DOPO 及其衍生物的研究展望
• 1.5 本课题研究内容
• 1.5.1 课题研究意义
• 1.5.2 课题研究内容
• 第二章 DOPO 型含磷阻燃剂前体的合成与表征
• 2.1 主要试剂与仪器
• 2.1.1 实验原料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验
• 2.2.1 DOPO 型含磷阻燃前体的合成方法
• 2.2.2 DOPO 型含磷阻燃剂前体的制备
• 2.3 产物结构表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 Ba 的反应条件优化
• 2.4.2 Bp 的反应条件优化
• 2.4.3 DOPO-Ba 合成的条件优化
• 2.4.4 DOPO-Bz1 合成的选择
• 2.5 本章小结
• 第三章 DOPO 型阻燃环氧树脂的制备
• 3.1 主要试剂及仪器
• 3.1.1 主要试剂
• 3.1.2 主要仪器
• 3.2 实验
• 3.2.1 DOPO 型含磷阻燃环氧树脂合成
• 3.2.2 a1 的合成
• 3.3 DOPO 型含磷阻燃环氧树脂固化物的制备
• 3.3.1 环氧树脂的环氧值的测定
• 3.3.2 固化剂的最佳用量
• 3.3.3 DDM-a1 的制备
• 3.3.4 DDS-a1 的制备
• 3.4 产物红外表征
• 3.4.1 DOPO 型含磷阻燃环氧树脂的红外表征
• 3.4.2 DOPO 型含磷阻燃环氧树脂固化物的红外表征
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 环氧树脂的选择
• 3.5.2 a4 合成的条件优化
• 3.5.3 环氧树脂固化剂的选择
• 3.5.4 DOPO 型含磷阻燃环氧树脂固化物热性能分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介