含磷氮POSS改性乙烯基树脂的阻燃性和热性能研究

作者：韩旭; 张晓华; 张松利^*; 周恒^*

来源：化学通报, 2021, 84(10): 1066-1073.

DOI：10.14159/j.cnki.0441-3776.2021.10.009

• 乙烯基树脂
• POSS
• 阻燃
• 热稳定性
• 磷氮协同

本文采用多聚甲醛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物为原料,通过经典的Kabachnik反应制备了含磷、氮的笼型和半笼型结构的低聚倍半硅氧烷(N/P-POSS)。然后,通过与商品化MFE-711乙烯基树脂共混/共聚的方法制备得到改性乙烯基树脂。采用FT-IR、NMR、MALDI-TOF等对阻燃剂N/P-POSS进行了结构表征;采用氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧、锥形量热、热重分析以及动态力学分析等方法对乙烯基树脂固化物的阻燃性能和耐热性能进行了研究。结果表明,当N/P-POSS的添加量为4(wt)%时,乙烯基树脂固化物的LOI从19.5提高至27.5,并通过UL-94 V-1测试;并且热释放速率峰值和总热释放量分别降低了47.2%和20.9%;同时N/P-POSS的引入显著提高了乙烯基树脂的耐热性能,热分解温度提高了近10℃。采用扫描电镜和热重红外分析了其阻燃机理,主要为含磷自由基的猝灭效应,以及生成致密二氧化硅陶瓷相和含氮不可燃气体的阻隔作用,表现出了良好的磷、氮、硅协同阻燃效应。

• 单位
  中国科学院化学研究所; 江苏大学