表2给出了浸水实验前后阻燃环氧树脂的质量 损失(ML)及燃烧性能的变化结果.可以看出,经过 20℃,70℃浸水处理24 h后,阻燃样品都有一定的 质量损失.与添加型阻燃EP-AP相比,本质阻燃 EP-P-1的质量损失要少许多.其中EP-AP-20质量 损失是EP-P-1质量损失的52·5倍(70℃下).阻燃 性能与浸水处理前后质量损失相关,浸水处理前,P 的质量分数为0·87%的EP-P-1的LOI值和UL-94 等级高于P质量分数为3·69%的EP-AP-15体系. 浸水处理后,EP-P-1的LOI降低值最多为0·3%, UL-94测试EP-P-1仍然保持V-1级;而EP-AP-15 和EP-AP-20的LOI降低值分别达到0·8%和 1·2%, UL-94测试由V-0级降至V-1级.显然,含 磷本质阻燃环氧树脂较添加型含磷阻燃环氧树脂的 阻燃效率更高,阻燃剂抗迁出能力更好,阻燃耐久性 更强.
2·4 热分解行为研究
表3是从不同环氧树脂的热性能分析图中采集 的相关数据.
表3数据表明,无论是添加型阻燃环氧树脂,还 是含磷本质阻燃环氧树脂,与原树脂相比,热稳定性 均有所降低.但是相对于添加型环氧树脂来讲,本 质阻燃环氧树脂的热稳定性相对要高10℃~33℃ 左右.添加型环氧树脂热稳定性降低的原因与AP 422在树脂固化过程中阻碍了环氧基与—NH2的交 联作用,以及稀释了交联网络结构密度有关.对于 本质阻燃环氧树脂EP-P-1,虽然体系中的环氧基团 由于发生化学反应而被消耗掉,但是由于引入了 DOPO基团后,DOPO中的高苯环含量弥补了树脂 固化后交链键较少而引起的热性能降低的损失;同 时,体系中的闭合成环的—O P—O—相对于添加 型环氧树脂中开放性的—O P—O—来说,热稳定 性更好[4,6-8].
从表3还可以看出,随着磷含量的增加,含磷本 质阻燃环氧树脂的热稳定性逐渐降低.这是由于树 脂主链上引入了C—P键后,C—P键的键能264 kJ/ mol比原来C—C键能331 kJ/mol要低,在受热时更 易于受到破坏而发生断裂.另外,EP-P-1树脂的最 大热失重速率低于1·3%/℃,与纯树脂的热失重速 率2·27%/℃相比,降低了约43·6%,说明磷元素引 入后,体系阻燃隔热效果有明显改善.
3 结 论
与添加型含磷阻燃环氧树脂EP-AP相比,由 DOPO与双酚A环氧化物合成的含磷本质阻燃环 氧树脂EP-P在以下三个方面有显著改善:①阻燃 效率得到显著提高,EP-P-1单位磷含量的LOI可达 到34·6,EP-AP-15单位磷含量的LOI仅为7·9;② 阻燃耐久性得到明显的提高,EP-P-1浸水实验的质 量损失较EP-AP-15,EP-AP-20分别减少了18~53 倍;LOI仅降低0·2%;③热稳定性得到明显的改 善,EP-P-1的初始热分解温度较EP-AP-15提高了 33℃;但初始热分解温度随P元素含量的增加而 降低.
参考文献:
[1] Mikroyannidis J A, Kourtides D A. Synthesis