納米無機(jī)物-有機(jī)膦-丙烯酸樹脂復(fù)合材料制備及熱穩(wěn)定性和協(xié)同阻燃效應(yīng).pdf

1、本論文論述丙烯酸樹脂熱解聚過程和燃燒機(jī)理，綜述元素雜化和納米粒子阻燃丙烯酸樹脂的研究進(jìn)展。研究[2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷雜己環(huán)-6-基)丙酸2-羥乙酯(DOPOHM)]有機(jī)膦阻燃劑的合成和納米無機(jī)物-有機(jī)膦/丙烯酸樹脂阻燃復(fù)合材料的制備，探索磷元素及雜合體系對丙烯酸樹脂復(fù)合材料熱穩(wěn)定性和協(xié)同阻燃效應(yīng)的影響，揭示阻燃體系對丙烯酸樹脂熱穩(wěn)定性和燃燒性能影響的本質(zhì)。
　　研究采用9，10-二氫-9-

2、氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）與甲基丙烯酸-β-羥乙酯（HEMA）反應(yīng)合成2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷雜己環(huán)-6-基)丙酸2-羥乙酯(DOPOHM)有機(jī)膦阻燃劑，通過FTIR和NMR對DOPOHM的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。分別以DOPOHM、納米硼酸鋅（ZnB）-DOPOHM、氫氧化鋁（Alu）-DOPOHM為阻燃組分，采用原位聚合制備DOPOHM有機(jī)膦/丙烯酸樹脂復(fù)合材料（DOPOHM/AR），納

3、米硼酸鋅有機(jī)膦/丙烯酸樹脂復(fù)合材料（ZnB-DOPOHM/AR）和納米氫氧化鋁-有機(jī)磷/丙烯酸樹脂復(fù)合材料（Alu-DOPOHM/AR）。利用TGA分析儀和極限氧指數(shù)（LOI）測定儀分別研究了三種復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能，SEM、XPS和 EDS研究協(xié)同阻燃機(jī)制；通過Horowitz-Metzger理論計(jì)算復(fù)合材料的分解活化能(Ea)。
　　研究結(jié)果表明：DOPOHM/AR的分解活化能（Ea）隨DOPOHM的含量增加而升高，D

4、OPOHM對丙烯酸樹脂熱降解速率具有抑制作用，DOPOHM的熱分解產(chǎn)物聚磷酸鹽催化基體成炭，致密的炭層覆蓋在材料表面構(gòu)成熱量和分解產(chǎn)物逸散的屏障；當(dāng)DOPOHM含量達(dá)到25wt.％時(shí)，復(fù)合材料的LOI達(dá)到26；ZnB-DOPOHM/AR的熱穩(wěn)定性和極限氧指數(shù)高于DOPOHM/AR，并隨ZnB-DOPOHM用量增加而增大，其中3%ZnB-DOPOHM/AR的LOI到達(dá)32，ZnB與DOPOHM協(xié)同使ZnB-DOPOHM/AR在空氣和氮?dú)庵?/p>

5、灼燒炭層更加致密。膦在ZnB分解產(chǎn)物ZnO和B2O3表面催化聚合物脫水成炭，同時(shí)生成ZnO-P2O5，分解活化能計(jì)算結(jié)果表明ZnO和B2O3存在正向助催化作用，增強(qiáng)ZnB-DOPOHM/AR復(fù)合材料成炭能力，實(shí)現(xiàn)協(xié)同阻燃效應(yīng)；Alu-DOPOHM/AR的熱穩(wěn)定性和極限氧指數(shù)高于DOPOHM/AR，并且隨Alu-DOPOHM用量增加而增大，其中3%Alu-DOPOHM/AR的LOI到達(dá)28，DOPOHM的分解產(chǎn)物聚磷酸在氫氧化鋁的分解產(chǎn)物

6、Al2O3表面催化分解基體成炭，同時(shí)生成焦磷酸鋁，分解活化能計(jì)算結(jié)果表明Al2O3對材料分解成炭過程具有正向助催化作用，協(xié)同提高復(fù)合材料阻燃效力。
　　綜合分析表明：2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷雜己環(huán)-6-基)丙酸2-羥乙酯(DOPOHM)有機(jī)膦阻燃劑對丙烯酸樹脂具有阻燃作用，納米無機(jī)物（納米硼酸鋅、納米氫氧化鋁）與有機(jī)膦阻燃劑(DOPOHM)的復(fù)合體系具有協(xié)同阻燃效應(yīng)。本研究制備的三種丙烯酸樹脂