含DOPO基衍生物阻燃環(huán)氧樹脂和碳纖增強環(huán)氧復(fù)合材料的制備、阻燃性能及其機理的研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂(EP)是一種電絕緣性突出、粘接性能卓越、耐腐蝕性強的熱固性聚合物材料，被大量應(yīng)用在電子電器、航空航天、風電葉片、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。純環(huán)氧樹脂的易燃性大大增加了其在應(yīng)用時的潛在火災(zāi)隱患，因此，對環(huán)氧樹脂進行阻燃改性具有重要的現(xiàn)實意義。鑒于添加型阻燃劑對基體性能的負面影響和無鹵化阻燃的發(fā)展要求，本文以DOPO為起始原料，設(shè)計制備一系列的DOPO-磷酰胺和DOPO基低聚物，有效解決了阻燃環(huán)氧樹脂添加量高、分散性差、透明性低、機械性能損

2、失等問題，研究工作如下:
　　1.通過DOPO與二氨基二苯甲烷(DDM)和嗎啡啉(MPL)反應(yīng)，成功合成兩種DOPO-磷酰胺（DDM-DOPO和MPL-DOPO），并制備綜合性能優(yōu)異的阻燃環(huán)氧樹脂，由于阻燃劑分散較好，阻燃環(huán)氧樹脂仍保持高透明度。研究發(fā)現(xiàn)DOPO-磷酰胺可以顯著提升環(huán)氧樹脂的阻燃性能，在2.5％的添加量下(磷含量約為0.25wt％)，EP/DDM-DOPO復(fù)合材料即可通過UL-94Ⅴ-0級別測試，且極限氧指數(shù)高達3

3、0％。EP/MPL-DOPO復(fù)合材料在5％的添加量時可以達到UL-94Ⅴ-0級別，極限氧指數(shù)達到30.5％。結(jié)果表明DOPO-磷酰胺能夠顯著降低氣相裂解產(chǎn)物濃度，抑制氣相產(chǎn)物燃燒，減少熱釋放總量。
　　2.通過分子設(shè)計制備了三種DOPO基低聚物阻燃劑，分別為線性柔性鏈DOPO-D230、線性剛性鏈DOPO-OPA和超支化結(jié)構(gòu)DOPO-HB，并作為反應(yīng)型阻燃劑制備本征阻燃環(huán)氧樹脂。研究結(jié)果表明，DOPO-D230可以增加樹脂的柔性，

4、提升沖擊強度，在7.5％的添加量下達到UL-94Ⅴ-0級別;DOPO-OPA能夠提升樹脂的剛性，提高室溫下的儲能模量，在5％的含量下達到UL-94Ⅴ-0級別;DOPO-HB可以增強樹脂的剛性，提高樹脂的儲能模量，在7.5％添加量時達到UL-94Ⅴ-0級別。
　　3.采用手糊工藝結(jié)合真空成型技術(shù)，成功制備MPL-DOPO阻燃改性的碳纖增強環(huán)氧復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的微觀形貌、機械性能、阻燃性能和阻燃機理等。復(fù)合材料的斷面形貌電鏡圖