有機無機雜化膨脹阻燃劑的合成及其改性雙馬來酰亞胺樹脂的研究.pdf

1、高性能熱固性樹脂由于其突出的綜合性能,在航空航天、電子信息、電氣絕緣等尖端領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,相對于無機和金屬材料,高分子材料作為固化物易燃燒,易燃性已經(jīng)嚴重制約著高性能熱固性樹脂更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。因此,開相關(guān)阻燃研究具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。研究證實,通過添加阻燃劑來改善高分子材料的阻燃性是一個行之有效的方法。所以,開發(fā)高效的阻燃劑成為高分子材料阻燃領(lǐng)域研究的熱點。
　　本文制備了一種新型的單組份膨脹阻燃劑(HP

2、Si-IFR)。雙馬來酰亞胺(BMI)樹脂作為一種重要的熱固性樹脂,擁有優(yōu)異的性能,并在許多尖端領(lǐng)域中有重要的應(yīng)用。因此本文選用雙馬來酰亞胺(BMI)來作為基體樹脂。并且將所制備的阻燃劑應(yīng)用到雙馬來酰亞胺(BMI)樹脂中,研究阻燃劑對樹脂的阻燃性能的影響。
　　首先,通過分子設(shè)計合成制備了一種以氯化螺環(huán)磷酸酯為酸源和碳源,含有大量氮元素的氨基超支化聚硅氧烷為氣源的單組份膨脹型阻燃劑 HPSi-IFR,具有三維體型大分子結(jié)構(gòu)。通過F

3、TIR、NMR、XRD、EDS等測試表征了其分子結(jié)構(gòu)及元素組成, TGA測試表明HPSi-IFR在空氣和氮氣中的Tdi和Tmax1值均分別高達290oC和325oC,比現(xiàn)有膨脹阻燃劑表現(xiàn)出更佳的熱性能;HPSi-IFR在空氣和氮氣氣氛下的殘?zhí)恐亓糠謩e高達62.4wt％和53.5wt％,均高于現(xiàn)在文獻中所報道的傳統(tǒng)膨脹阻燃劑的殘?zhí)苛?表明其具備更優(yōu)異的成炭性。并且通過不同溫度受熱處理,詳細研究了HPSi-IFR的熱分解過程,深入探討了阻燃

4、劑本身的成炭機理。結(jié)果表明HPSi-IFR各單元之間協(xié)同反應(yīng)產(chǎn)生出堅實致密的膨脹炭層,而且Si-O-Si鏈段參與成炭,進一步增強了炭層的穩(wěn)定性。
　　其次,我們將HPSi-IFR添加到烯丙基雙酚A改性雙馬來酰亞胺(BDM/DBA)樹脂中,制備了BDM/DBA/HPSi-IFR改性樹脂。探討了改性樹脂的熱降解過程和阻燃性能,與原樹脂相比,HPSi-IFR的加入極大了改變了BDM/DBA樹脂的熱降解行為,從氮氣和空氣中的降解動力學(xué)研究

5、中可知,改性樹脂在整個降解過程中的Ea值均要高于純樹脂,且添加量增加,提高幅度增大。當HPSi-IFR的添加量為10wt％時,改性樹脂在空氣和氮氣的最大Ea值分別高達491.4 KJ/mol和1130.4 KJ/mol,分別是是純樹脂相應(yīng)值得2.5倍和3.2倍。表明了HPSi-IFR的加入極大提高了改性樹脂的熱穩(wěn)定性。當HPSi-IFR的添加量僅僅為5 wt％時,改性樹脂的最大熱釋放速率(PHRR)、總熱釋放量(THR)、熱釋放容量(H