紫外光固化膨脹阻燃涂層的制備及阻燃機理研究.pdf

1、本論文合成了一種紫外光固化阻燃低聚物：環(huán)狀含磷紫外可固化單體（ANP）。將ANP與不同比例的甲基丙烯酸化三聚氰胺（MAPM，實驗室自制）、季戊四醇三丙烯酸酯（EM235）復(fù)配制備了膨脹型紫外固化阻燃體系，對固化膜阻燃性能、熱穩(wěn)定性能以及物理性能進行了研究，進而對固化膜熱降解機理進行研究，結(jié)合其在燃燒過程中膨脹性能探討結(jié)構(gòu)與膨脹行為的關(guān)系。具體研究內(nèi)容如下：
　　以新戊二醇、三氯氧磷和丙烯酸羥乙酯為原料反應(yīng)制備了新戊二醇丙烯酸酯磷酸

2、酯（ANP）。利用FTIR、1H-NMR表征了產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)。
　　將不同比例的ANP、實驗室自制的甲基丙烯酸化三聚氰胺（MAPM）、季戊四醇三丙烯酸酯（EM235）復(fù)配，制備了一系列紫外光可固化膨脹型阻燃體系，研究結(jié)果表明磷、氮元素對阻燃性能都有明顯的促進作用，未含ANP光固化涂料的阻燃性能較差，隨ANP添加量的增加光固化涂料的氧指數(shù)（LOI）值明顯升高，從23.5提高到29.5。而隨著MAPM加入，燃燒過程中固化樣條發(fā)生有效膨脹

3、，且ANP和MAPM之間存在明顯協(xié)同作用。當(dāng)ANP、MAPM、EM235的質(zhì)量比為35％:25%:40%時，極限氧指數(shù)LOI達到29.5且能有效膨脹。
　　利用TG、DTG和FT-IR對ANP、EM235/GMA和ANP/MAPM/EM235體系固化膜的熱降解過程進行了研究。結(jié)果表明：ANP固化膜的熱降解可以分三個階段：在160～270℃范圍內(nèi)，主要是磷酸酯和酯基的分解；在270～350℃范圍內(nèi)，主要是烷基鏈的斷裂；350℃至50

4、0℃之間結(jié)構(gòu)無太大變化；當(dāng)溫度升至500℃時，主要是芳香基團的開環(huán)和焦磷酸的形成。隨著ANP含量的增加，固化膜的初始分解溫度降低，高溫成炭量升高。
　　EM235/GMA體系固化膜熱降解過程中酯基降解緩慢，其與烷基降解同時進行，降解生成少量炭層和可揮發(fā)性氣體。
　　ANP/MAPM/EM235體系固化膜的熱降解分為三個階段：磷酸酯的降解、酯基的降解以及三聚氰胺結(jié)構(gòu)的降解。在160～270℃范圍內(nèi)，主要是磷酸酯和酯基的分解；在

5、270～380℃范圍內(nèi)，生成的偏磷酸結(jié)構(gòu)進行了酯基快速降解生成稠環(huán)狀結(jié)構(gòu)。同時，三聚氰胺結(jié)構(gòu)縮聚生成聚三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，伴隨大量不燃含氮氣體的釋放，這些聚三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)隨之繼續(xù)降解生成含氮氣體，這些含氮氣體被炭層包裹，并使炭層膨脹，達到阻燃的效果；380℃至500℃之間結(jié)構(gòu)無太大變化；當(dāng)溫度升至500℃時，主要是芳香基團的開環(huán)和焦磷酸的形成。
　　對ANP、ANP/MAPM/EM235混合物固化膜在燃燒過程中生成炭層的照片，單向膨脹度，炭層