四川大学新推兼适EP、USPE磷的阻燃剂

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最近，四川大学化学学院降解与阻燃高分子材料研究中心，研究了一种新型富芳香结构的含磷聚合物阻燃剂聚苯基磷酸(9，10-二氢-9-氧杂-10-膦酰杂菲)苯撑酯(PDPPP)的合成，及其对环氧树脂(EP)、不饱和聚酯树脂(USPE)阻燃性能的影响。这种阻燃剂是由2-(6-氧-6氧-膦酰杂菲)1，4-对苯二酚(ODOPB)与苯膦酰二氯通过熔融缩聚获得，科研人员将磷含量为13.8%的PDPPP添加到环氧树脂、不饱和树脂中，结果表明该聚合物对其具有良好的阻燃性能，PDPPP含量2%即磷含量0.28%时氧指数LOI可达28、阻燃性UL-94可达到VO级。近几十年来随着科学技术的发展，塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料在航天工程，交通运输，电子电器乃至日用品等诸多领域得到了广泛的应用，但是大多数聚合物具有易燃、可燃性，有的还产生大量的浓烟利有毒气体，造成对环境的危害、社会财富的巨大损失，对人们生命安全构成巨大的威胁。

在火灾事件中由高分子材料着火所致占相当大的比例，因此研制高分子材料用的阻燃剂，特别是对环境友好的无卤阻燃剂更是各国高分子材料阻燃化的研究热点。进入20世纪90年代后，阻燃技术正经历新的发展阶段，除了需要阻燃剂满足低的火焰传播速度、低烟、低毒等基本要求外，还需要满足高效、含量少、阻燃剂的引入不会导致高分子材料原有的性能过度恶化等要求。因此近年来高效、低烟、低毒、无尘或少尘构成了阻燃材料领域的重点研究课题，也足国际上阻燃剂发展的主要方向。川大研究的这种高含磷量无卤添加型阻燃剂(PDPPP)，主要原料为：9，10-二氢-9氧杂-10磷酰杂菲(DOPO)和苯膦酰二氯，工业品，使用前经提纯；对苯醌，分析纯；环氧树脂E-44，淡黄色液体，环氧值0.41～0.47mol/100g，软化点12～20℃；不饱和聚酯191，淡黄色透明液体，酸值KOH：28～36mg/g，黏度0.25～0.45Pa•s。

专家介绍，阻燃剂(PDPPP)的合成仿照以前合成PSPPP的条件进行：在装有氮气进出口和搅拌器的250mL反应瓶中，加人膦酰氯0.19mol、ODOPB0.185mol和催化剂，通氮加热升温维持160℃反应1.5h，然后将温度升高到220℃继续反应2h，后期抽真空除去体系中残留的HCl气体。得到的产物呈淡黄色，数均分子质量：3000～8900，熔点为195～204℃。阻燃样品的制备则包括2个方面。环氧树脂(EP)E44的阻燃样品的制备：将PDPPP和环氧树脂在磁力搅拌下按比例加入500mL杯中，升高温度到40℃加热0.5h，直到阻燃剂完全溶解在环氧树脂中，加入聚酰胺651作为固化剂先在100℃下加热2h，然后在室温下放置48h得到的固体经切割得到测试样条；不饱和树脂(USPE)191的阻燃样品的制备：将阻燃剂和不饱和树脂在氮气保护下按相应比例，加入装有磁力搅拌装置的500mL烧坏升高温度到60℃加热1h，至阻燃剂完全溶解然后加过氧化苯甲酰，在110℃下处理4h然后在室温下放置48h，得到的固体经切割得到测试样条。

科研人员对其阻燃性能进行了测试。阻燃样品的氧指数(LOI)和垂直燃烧测试(UL-94)，分别用JF-3型氧指数仪和CZF-2型垂直燃烧仪按标准程序测试。PDPPP的合成反应属于典型的不平衡缩聚反应，通常在重金属氯化物的催化下，在高温与良好的搅拌条件下进行。缩聚反应影响的因素主要有反应时间、反应温度、体系真空度、催化剂用量和单体配比，反应时间对聚合物特性黏度的影响水平最大。PDPPP对于环氧树脂和不饱利聚酯都有良好的阻燃作用，仅仅少量的PDPPP(2%，P为0.28%)就可以使2种混合体系的LOI超过28，当PDPPP的用量达到8%(P为1.11%)时，2种混合体系的LOI均可以达到35以上。PDPPP可以提高环氧树脂和不饱和聚酯的UL-94等级，尤其是不饱和聚酯体系仅仅使用2%的PDPPP，就可以使不饱和聚酯达到UL-94的V-O等级。