新型N-P協(xié)同阻燃高分子材料的合成與表征.pdf

1、隨著高分子材料的廣泛應(yīng)用，火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)日益增大，因而具有高耐熱性和阻燃性的新型高分子材料的研究和應(yīng)用，已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)家的關(guān)注。磷-氮協(xié)效阻燃劑兼具磷系和氮系阻燃劑的特點(diǎn)，一般具有高效、低煙、低毒、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)?；诖?，本論文意在合成三種不同的氮磷協(xié)同本質(zhì)高分子阻燃劑，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能表征。
　　 本課題研究了制備含氮單體二氮雜萘酮(DHPZ)和6-(4-羥基苯基)噠嗪-3-(2-氫)酮(HPZ)，含磷單體DOPO

2、-PhOH的簡(jiǎn)易方法，并改進(jìn)了含磷單體的重結(jié)晶方法，通過(guò)紅外光譜和核磁共振波譜等分析手段對(duì)合成單體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，用HPLC測(cè)試產(chǎn)物純度，所得產(chǎn)物達(dá)到聚合要求。成功探索出以甲苯為帶水劑，NMP為反應(yīng)溶劑，碳酸鉀過(guò)量50％，反應(yīng)物濃度在15-20％，反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)的聚芳醚酮的有效合成路線，合成出了兩個(gè)系列的N-P聚芳醚酮(DHPZ/DOPO-PhOH系列和HPZ/DOPO-PhOH系列)，成功合成了不同HPZ/BPA配比的系列含氮聚

3、磷酸酯，并通過(guò)紅外光譜和核磁共振波譜對(duì)合成的聚芳醚酮和聚磷酸酯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。
　　 通過(guò)溶解性測(cè)試，可知合成的兩個(gè)系列的聚芳醚酮均具有較好的溶解性，都可以溶解于普通的常規(guī)溶劑如NMP、DMAc、DMSO和氯仿等。兩個(gè)系列的聚合物都有良好的成膜性，都可以由聚合物的CHCl3溶液直接揮發(fā)溶劑成膜，所得聚合物膜透明度高，韌性好。合成的聚磷酸酯能夠很好的溶解于極性溶劑中，也具有良好的成膜性。黏度測(cè)試和GPC檢測(cè)表明，合成出的兩個(gè)系列

4、的N-P聚芳醚酮具有較大的黏度和較高的分子量，并且由于DHPZ和HPZ中的OH和NH較含磷單體中的OH活性較高，隨著聚合物中DHPZ/DOPO-PhOH和HPZ/DOPO-PhOH比例的增加，聚合物的黏度和分子量逐漸增大。不同HPZ/BPA配比的系列含氮聚磷酸酯的本體粘度值較高，說(shuō)明其具有較高的分子量。
　　 DSC分析表明，兩個(gè)系列N-P聚芳醚酮的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都很高(DHPZ/DOPO-PhOH系列為163-198℃；HPZ

5、/DOPO-PhOH系列為185-226℃)。在聚合物中引入氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)和含磷大側(cè)基阻礙了分子鏈的運(yùn)動(dòng)，降低了鏈段的剛性和規(guī)整性，提高了其Tg，并且隨著含氮量的增加，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg越來(lái)越高。TGA分析表明，合成的兩個(gè)系列的含氮磷結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮均具有較高的熱穩(wěn)定性。在氮?dú)夥諊?，隨著DHPZ或HPZ含量的增加，聚合物的熱穩(wěn)定性會(huì)有明顯的提高；在空氣氛圍中，溫度<600℃時(shí)起延遲氧化降解作用的主要是聚合物中含氮的DHPZ或HPZ部

6、分，而溫度>600℃時(shí)則起抗氧化降解作用的主要是聚合物中含磷的DOPO-PhOH部分。但聚合物4b(DHPZ/DOPO-PhOH=3/7)表現(xiàn)出最好的熱穩(wěn)定性，說(shuō)明氮磷元素在聚合物中比例適中時(shí)可以起到很的好協(xié)同作用。TGA數(shù)據(jù)表明，HPZ/BPA系列含氮聚磷酸酯具有很好的熱穩(wěn)定性，氮的引入在提高聚磷酸酯熱穩(wěn)定性上起到了關(guān)鍵的作用。
　　 通過(guò)分析聚芳醚酮和聚磷酸酯在空氣中的熱失重曲線可知，聚合物在燃燒時(shí)，含氮基團(tuán)受熱分解產(chǎn)生的氣