新型無鹵磷腈阻燃劑的合成及環(huán)氧樹脂阻燃應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂具有粘附力強(qiáng)，收縮率低，電絕緣性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，因而是基體樹脂中應(yīng)用十分廣泛的一種樹脂。但是環(huán)氧樹脂的熱性能和阻燃性能較差，這極大限制了它更加廣泛的應(yīng)用。因而，如何提高環(huán)氧樹脂的阻燃性成為廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)鹵素阻燃環(huán)氧樹脂的方法在燃燒時(shí)生成大量氯化氫等有毒氣體，這些有毒氣體吸水后會(huì)對(duì)金屬元件產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕。因而開發(fā)新型無毒無鹵阻燃劑成為目前研究的趨勢(shì)。六氯環(huán)三磷腈的分子結(jié)構(gòu)中富含磷、氮元素，并且磷腈環(huán)上的

2、氯原子易發(fā)生親核取代反應(yīng)從而得到具有阻燃功能的環(huán)狀磷腈化合物，可以阻燃環(huán)氧樹脂。使環(huán)氧樹脂在電子電器封裝領(lǐng)域具有更加廣泛的應(yīng)用。
　　本文采用一鍋法合成了兩種新型無毒無鹵磷腈阻燃劑-羥乙氧基環(huán)三磷腈(HECP)和六苯氧基環(huán)三磷腈(HPCP)，由于合成的磷腈化合物分子結(jié)構(gòu)中不含有氯原子，因此可以作為環(huán)境友好型的無毒無鹵阻燃劑。提高環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性和阻燃性能的同時(shí)還較好的保持了環(huán)氧樹脂固有的力學(xué)性能和電性能，使其在電子電器封裝領(lǐng)域應(yīng)

3、用更加廣泛，使用更加安全。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)果如下:
　　1.采用一鍋法合成了一種新型磷腈化合物-羥乙氧基環(huán)三磷腈(HECP)，對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了表征分析，確定了其分子結(jié)構(gòu)。
　　2.探究了HECP的合成條件和工藝過程，得到合成高純度、高產(chǎn)率HECP理想的反應(yīng)條件，并簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)的后處理方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:反應(yīng)物醇鈉與六氯環(huán)三磷腈的摩爾比為10∶1，在溫度35℃下反應(yīng)12h，最終得到的HECP產(chǎn)率可達(dá)8

4、8％，羥乙氧基取代度可達(dá)92％。
　　3.以苯酚代替乙二醇，采用相同的合成工藝過程成功合成了另一種磷腈化合物-六苯氧基環(huán)三磷腈(HPCP)，通過紅外光譜和核磁共振氫譜、磷譜分析確定了其分子結(jié)構(gòu)。
　　4.以自制的兩種磷腈化合物HECP和HPCP作為阻燃劑對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行阻燃處理，然后對(duì)固化后的環(huán)氧樹脂樣品的機(jī)械性能、疏水性能、電性能、熱性能和燃燒性能進(jìn)行測(cè)試分析，得到如下結(jié)論:
　　(1)力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明:環(huán)氧樹脂的

5、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別隨著阻燃劑HECP和HPCP添加量的增大呈下降趨勢(shì)。為了更好的保持環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能，磷腈阻燃劑的添加量不應(yīng)該超過10％。
　　(2)疏水性能和電性能測(cè)試結(jié)果表明:兩種磷腈阻燃劑HECP和HPCP的加入雖然會(huì)使得環(huán)氧樹脂表面對(duì)水的接觸角稍有減少，但是材料表面仍呈疏水性。并且添加了磷腈阻燃劑的環(huán)氧樹脂樣品仍具有電絕緣性，可以在電子電器領(lǐng)域中安全的使用。
　　(3)熱性能和阻燃性能測(cè)試結(jié)果表明:兩種磷腈阻燃

6、劑HECP和HPCP的加入提高了環(huán)氧樹脂樣品高溫下的熱穩(wěn)定性，并且隨著磷腈阻燃劑的加入，最終的殘?zhí)柯室灿兴岣?，環(huán)氧樹脂樣品的阻燃性能也相應(yīng)地提高了。
　　(4) LOI測(cè)試結(jié)果表明:添加的兩種磷腈阻燃劑(HECP和HPCP)都大幅度提高了環(huán)氧樹脂樣品的阻燃性能，并且HPCP的阻燃效果更好。而垂直燃燒實(shí)驗(yàn)表明，添加了兩種磷腈阻燃劑(HECP和HPCP)的環(huán)氧樹脂樣條生煙量明顯減少，沒有熔融和滴落現(xiàn)象，阻燃級(jí)別均可以達(dá)到V-1級(jí)。與