【2017年整理】含磷苯并恶嗪的合成、表征及其阻燃改性环氧树脂.doc

含磷苯并噁嗪的合成、表征及其阻燃改性环氧树脂 赵朋，张楠，王标兵* （常州大学材料科学与工程学院，常州 213164） 摘要：以9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物UL-94垂直燃烧试验、热重分析法和动态力学性能测试分别研究它们的阻燃性能、热性能和机械性能。结果表明，环氧树脂样条的阻燃性能显著提高，随着环氧树脂中苯并噁嗪含量的增加，样条的储能模量和玻璃化温度呈降低趋势。 关键词：含磷苯并噁嗪；环氧树脂；阻燃性 Synthesis and Characterization of Polybenzoxazine containing Phosphorus and its Flame Retardant Effect on the Epoxy Resin Peng Zhao, Nan Zhang, Biaobing Wang* (School of Materials Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164) Abstract: A novel polybenzoxazine containing phosphorous has been successfully prepared using 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene (DOPO), allylamine, 37% aqueous formaldehyde solution and bisphenol A. The curing behavior is researched by FT-IR and the thermal polymerization temperature of the novel benzoxazine is lower. A series of epoxy resin samples with different proportions of benzoxazine have been prepared. The flame retardant properties, thermal stability and the mechanical properties of these samples are characterized by UL-94 vertical test, TGA and Dynamic mechanical analysis (DMA), respectively. The results show that the flame retardant properties of these samples have been improved obviously. With the increase of benzoxazine content in epoxy resin, the storage modulus and the glass transition temperature (Tg) of these samples decrease. Keywords: Polybenzoxazine containing phosphorus; Epoxy resin; Flame retardant 1. 前言 苯并噁嗪树脂是用酚类衍生物，甲醛和伯胺经溶液法或熔融法合成的一类新型材料[1]。因其性能优异、价格低廉而在微电子和航空航天等领域得到大量应用[2]并引起人们广泛关注[3]。除了具备传统酚类树脂耐热性、优良的电性能、和高残炭率之外，聚苯并噁嗪还具备低吸水率、低介电常数、良好的尺寸稳定性、固化接近零收缩和固化无需催化剂等优点，克服了传统酚类树脂的缺点[3-10]。丰富的分子设计灵活性使苯并噁嗪树脂在不改变原有化学和加工优点前提下，为特定应用设计苯并噁嗪分子成为可能[9,11-14]。然而，不论是芳香酚类还是芳香胺类苯并噁嗪，其阻燃性能都不能达到电子领域所要求的UL-94 V-0级。根据文献报道[15-19]，聚合物的阻燃性可以通过引入溴基团或磷基团来提高。然而，含溴聚合物可能在燃烧时会释放有毒溴化氢和高毒性化合物如四溴氧芴。相对而言，含磷化合物有更好的阻燃性，在燃烧时不仅有非燃外层附在聚合物表面，而且释放有自由基捕获能力的P-O基团[15-19]。 除了通过分子设计改善苯并噁嗪单体，同时也有其它途径提高聚苯并噁嗪的性能。其中之一就是将其与环氧树脂或其它的苯并噁嗪单体共聚[18]。环氧树脂能显著提高苯并噁嗪树脂的加工性能，而由于含磷苯并噁嗪具有良好的阻燃性，二者共聚可以互相弥补对方的缺陷，获得性能优良的共聚物。 本文合成了一种新型含磷苯并噁嗪，确定了其结构；研究了苯并噁