丙烯酸酯類磷氮阻燃單體及其光固化涂層的制備和熱性能研究.pdf

1、本論文綜述了光固化阻燃涂層的最新進(jìn)展，利用紫外光固化技術(shù)，著眼于分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備出磷酸酯改性工業(yè)化光固化樹脂EA，分析討論了磷酸酯的存在對EA固化膜熱降解行為的影響；同時合成了磷氮協(xié)效的阻燃單體，分別對單體固化膜和添加到聚氨酯丙烯酸酯中的膨脹阻燃涂層做了相關(guān)的熱性能研究。本文將防火涂層、光固化技術(shù)和無鹵阻燃技術(shù)相結(jié)合，制備出一系列阻燃光固化單體和涂層，詳細(xì)研究了涂層組成對材料的燃燒性能和熱穩(wěn)定性等方面的影響，探索其阻燃作用機(jī)理，并嘗試

2、應(yīng)用在商業(yè)化涂層中。相關(guān)研究內(nèi)容如下：
　　 1．將工業(yè)化的光固化樹脂EA作為基體，通過分子設(shè)計，利用TDI的雙異氰酸酯結(jié)構(gòu)將合成的磷酸酯阻燃劑ODOPM鏈接到其分子主鏈上，制備出一組改性的光固化丙烯酸酯預(yù)聚物。利用FTIR，1H-NMR,31p-NMR對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；極限氧指數(shù)(LOI)和微型量熱儀(MCC)的結(jié)果表明材料的氧指數(shù)明顯提高，改性后樹脂的熱釋放速率峰值PHRR相對于EA降低了近66％，總熱釋放量也明顯降低；拉

3、曼光譜和掃描電鏡結(jié)果顯示改性后的樹脂固化膜形成的炭層變得更平滑和致密，并且完整無破裂現(xiàn)象；同時對固化膜的熱穩(wěn)定性和熱降解機(jī)理進(jìn)行了探討，分析論證了ODOPM改性修飾后的EA有更高的阻燃性，成炭能力明顯增強(qiáng)，形成的致密炭層有效地阻止了熱交換，使材料在高溫下更穩(wěn)定。
　　 2．使用丙烯酸羥乙酯（HEA）和二氯磷酸苯酯(PDCP)為原料合成一種新型磷酸酯丙烯酸酯單體（PDHA）；使用甲基丙烯酸縮水甘油酯和哌嗪為原料制備一種含氮丙烯酸酯

4、單體(DHMP);利用紅外光譜(FTIR)，核磁共振譜(1H-NMR,31p-NMR)進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征?；谂蛎浲繉拥脑?，調(diào)整兩組份在涂層體系中的比例關(guān)系，利用紫外光固化技術(shù)，設(shè)計制備出不同配比的阻燃涂層。使用紫外-可見光譜分析表征涂層的光學(xué)透明性；LOI和MCC結(jié)果顯示當(dāng)PDHA含量為50%的時候，具有最佳的磷氮比，阻燃效果最好；磷氮組分之間存在阻燃協(xié)效的作用，導(dǎo)致較低的熱釋放速率峰值和熱熔。采用TGA、RT-FTIR和TG-IR等手段

5、對固化膜材料的熱穩(wěn)定性、阻燃機(jī)理和熱解過程進(jìn)行了深入分析。分析結(jié)果表明，當(dāng)磷氮組份配比為1：1時，材料的成炭率最高，高溫區(qū)熱穩(wěn)定性好；在凝聚相中磷酸酯的提前降解以及多聚磷酸和芳香環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致膨脹炭層的形成，有效地減緩在氣相和凝聚相之間的熱量和物質(zhì)交換，阻止下層聚合物基體被熱流的破壞。
　　 3．利用制備的阻燃磷氮單體引入工業(yè)化的聚氨酯丙烯酸酯PUA涂層體系中，并調(diào)整阻燃單體在涂層體系中的比例關(guān)系，設(shè)計制備了膨脹型PUA阻

6、燃涂層。實驗中使用兩種阻燃體系均能有效提高材料的氧指數(shù)，并降低材料的熱釋放，提高熱穩(wěn)定性。其中PDHA+DHMP體系中，固化膜的總熱釋放量THR比起普通的PUA下降接近一半；PDHA+TGICA體系中，PUA6的氧指數(shù)比純的PUA提高了15個單位，燃燒后的炭層表面形成了大量的泡孔，且泡孔的膜致密完整無破損，同時相比前者，在前期的熱釋放較高，熱失重也較多，卻也導(dǎo)致了總的熱釋放量的降低。引入的磷氮阻燃單體分別充當(dāng)酸源和氣源的角色，催化烷烴鏈