合成和一种新颖的含氮环状磷酸酯为膨胀型阻燃剂的性能及其在环氧树脂应用

合成和一种新颖的含氮环状磷酸酯为膨胀型阻燃剂的性能及其在环氧树脂应用

一种新型的含氮环状磷酸盐（NDP ）的合成和充分表征用H ，C ，P 核磁共振，质谱和元素分析。NDP 被用作添加剂的膨胀型阻燃剂（AIFR ）以赋予阻燃性和滴落阻力为双酚A 环氧树脂（DGEBA ）由4,4-二氨基二苯砜（DDS ）用不同的磷含量curied 的二缩水甘油醚。 可燃性，热稳定性，和NDP 的机械性能改性DGEBA/ DDS 热固性分别通过UL-94垂直燃烧试验，差示扫描量热（DSC ），热重分析（TGA ），和悬臂梁式冲击强度和弯曲性能测试研究。

结果表明，NDP 改性表现出优异的阻燃性的DGEBA/ DDS热固性，中度变化在玻璃化转变温度和热稳定性。当磷含量仅达到1.5％（重量），所述的NDP 改性DGEBA/ DDS热固性可能导致满意的阻燃性（UL-94，V-0）。在氮气和空气气氛中的热重分析曲线表明的NDP 具有良好的炭形成能力，并且存在着磷和氮之间有明显的协同效应。

阻燃剂机理通过研究的结构和用FT-IR 和扫描电子显微镜（SEM ）炭残基的形态学进一步实现。这表明，NDP 含有阻燃剂双方凝聚相作用和气相行动工作磷氮。此外，在加入NDP 的略微下降，火焰的抗弯强度延缓DGEBA 环氧树脂，并增加了这些热固性材料的悬臂梁式冲击强度。

在最近几年，环氧树脂已被广泛用于涂料，粘合剂，电子和建筑用，由于其优异的特性，包括高强度，低收缩，电气和机械性能。然而，高易燃性在许多应用中希望限制了其进一步使用。

尽管许多反应型阻燃剂已经报道了作为最有用的阻燃剂中的一个，以环氧树脂，一些反应型阻燃剂仍留下来，因为它的成本高且复杂的合成方法在实验室规模。

添加剂型阻燃剂，广泛使用，这是通过物理手段通常掺入环氧树脂。这显然提供了最经济的和迅速的方式来促进商业环氧树脂的阻燃性。

一些无机化合物如氢氧化铝和氢氧化镁等。作为传统的添加剂型阻燃剂已被广泛使用，由于有效的和低成本的优点。

然而，这些无机阻燃剂有时与树脂的相容性差，环氧热固性因为它们作为阻燃剂通常需要较大剂量的机械，电气和加工性能产生不利影响。

有机阻燃剂，不仅呈现高阻燃效率，同时也显示出与环氧树脂的相容性优异。既含有卤素和无卤素阻燃环氧树脂的报道。

由于环境问题，对无卤素阻燃剂的研究是有利趋势无论是学术界还是产业。

含磷阻燃剂似乎提供一个有前途的无卤素和环境友好的方式来呈现环氧树脂阻燃剂的未来。 阻燃剂的磷酸单元可能在热降解过程产生H 3 PO 4，因此焦磷酸，再与聚合物链反应以形成玻璃样含磷固体残渣。

当含磷阻燃剂与含氮单位或化合物改性的聚合物一起，含磷炭残基会被氮衍生物的非易燃的降解产物在燃烧过程中形成的。

此膨胀炭层可以有效地防止潜在的环氧热固性免于降解，并抑制燃烧过程。因此，含有膨胀型阻燃剂磷 - 氮可表现出优异的阻燃性，由于磷 - 氮协同效应。

合成由Liu 等人，这是显示出良好的阻燃性为EV A （乙烯醋酸乙烯酯）共聚物三种新型多磷酸盐酯与-C=N-键在链中。

我们注意到，良好炭促进效果，优异的热稳定性和磷 - 氮协同效应可以通过磷酸酯单元和甲亚胺单元的组合来制造。

Sun 等人。合成三种化合物通过加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷-10-氧化物（DOPO ）与亚胺键，以及用于这三个含磷含氮化合物作为助固化的氨基二剂的环氧树脂。

改性环氧树脂热固性表现出优异的阻燃性和热稳定性，由于磷 - 氮协同效应。然而，含磷含氮化合物作为对阻燃性为聚合物的共聚单体通常涉及一系列的问题，如高费用和复杂的过程，这限制了它们的工业应用。

它是我们的目标，探索了一种新的含添加剂型磷 - 氮的阻燃剂即制备简单流，成本效率，简易性使用，环保等。鉴于以往的研究结果令人鼓舞，大家有兴趣来设计基于磷酸盐和甲亚胺的结构单元的新型添加剂型的膨胀型阻燃剂（AIR ），并探讨在环氧树脂及其用法。

在这篇文章中，一个新的环状磷酸酯（NDP ）N,N-bis{3,4-bis(5,5-dimethyl-2-oxide-1,3,2-dioxaphosphinan-2-yl)oxy]benzylidene}benzene-1,4-diamine (NDP)的设计和合成。它被用来作为双酚A 型环氧树脂（DGEBA ）具有不同的磷含量的二缩水甘油醚的AIR 。

它被用来作为双酚A 型环氧树脂（DGEBA ）具有不同的磷含量的二缩水甘油醚的AIR 。的热稳定性，阻燃性和这些的NDP 改性DGEBA 热固性的机械性能是系统性的影响。还讨论的NDP 的阻燃机制。

合成与表征

NDP 的合成路线显示于方案1中的磷酸取代的苯甲醛苯甲醛中间体可以成功地制备3,4-二羟基苯甲醛的反应和2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-dioxaphospholane-2-氧化物在二氯甲烷，用三乙胺作为酸结合剂。

H ，C ，P ，PSYCHO 的NMR 谱是显示在图1中。

质子峰为PCHO 的-CHO 出现在9.98 ppm的在H NMR谱，并观察到在C NMR谱的碳在约191.3 ppm的相应的信号。

在-14.97和-15.51 ppm的两个P 的NMR 信号，分别也观察

一种新型NDP 合成和充分的特点。 NDP 的玻璃化转变温度的改性DGEBA / DDS环氧热固性不同磷含量（0.5，1.0和1.5重量％）是在149-174℃。TGA 和DTG 结果下范围

氮气或空气气氛中透露的NDP 呈现磷和氮的元素之间的良好的协同作用，并促进了产生的DGEBA / DDS热固性的表面上的膨胀炭层。含磷膨胀炭与多功能和紧凑的结构可以作为屏障，以抑制气体产物和底层聚合物从热和空气隔离。在NDP 改性DGEBA / DDS 热固性与

1.5重量％的磷含量（NDP-1.5 / DGEBA / DDS），可能会导致满意的阻燃性（UL-94，V-0）

和产率3.7％（重量）炭残余物与纯DGEBA 相比/ DDS 热固性与空气气氛下无炭残余物。此外，NDP 对悬臂梁式冲击强度和对弯曲特性只有很小的下降产生积极影响。 NDP-1.5 / DGEBA / DDS热固性表现最好的阻燃性和机械性能。因此，不含卤素的NDP-1.5 / DGEBA / DDS 热固性将在电子领域的潜在应用与环境的考虑，以及NDP 使得它能够用作一种泡沸阻燃添加剂与DGEBA 环氧树脂

磷酸取代的苯甲醛PCHO 中间可以成功地制备3,4-二羟基苯甲醛和2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂膦反应

磷酸取代的苯甲醛PCHO 的中间体可以通过将3,4-二羟基苯甲醛和2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂膦在二氯甲烷中，用三乙胺作为酸结合剂的反应被成功制备。

A 、为什么研究：