含磷苯并恶嗪的合成、表征及其阻燃改性环氧树脂.doc

*收稿日期：作者简介：赵朋（1986—），男，在读硕士研究生。通信联系人：王标兵（1971—），男，教授，博导，主要从事高性能和功能化高分子材料的研究。E-mail:[e-mail]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（DOPO）、烯丙基胺、甲醛和双酚A为原料合成了一种新型含磷苯并噁嗪。以傅里叶红外光谱研究其热固化过程，证明其热固化温度更低。通过浇铸法制备了一系列含不同比例苯并噁嗪的环氧树脂样条，并用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SynthesisandCharacterizationofPolybenzoxazinecontainingPhosphorusanditsFlameRetardantEffectontheEpoxyResinPengZhao,NanZhang,BiaobingWang*(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ChangzhouUniversity,Changzhou213164)Abstract:Anovelpolybenzoxazinecontainingphosphoroushasbeensuccessfullypreparedusing9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene(DOPO),allylamine,37%aqueousformaldehydesolutionandbisphenolA.ThecuringbehaviorisresearchedbyFT-IRandthethermalpolymerizationtemperatureofthenovelbenzoxazineislower.Aseriesofepoxyresinsampleswithdifferentproportionsofbenzoxazinehavebeenprepared.Theflameretardantproperties,thermalstabilityandthemechanicalpropertiesofthesesamplesarecharacterizedbyUL-94verticaltest,TGAandDynamicmechanicalanalysis(DMA),respectively.Theresultsshowthattheflameretardantpropertiesofthesesampleshavebeenimprovedobviously.Withtheincreaseofbenzoxazinecontentinepoxyresin,thestoragemodulusandtheglasstransitiontemperature(Tg)ofthesesamplesdecrease.Keywords:Polybenzoxazinecontainingphosphorus;Epoxyresin;Flameretardant1.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-94V-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