DOPS衍生物阻燃环氧树脂的热降解动力学及阻燃性能研究

摘要

目前利用简单方法合成双基阻燃剂，构建高性能阻燃环氧树脂复合体系备受关注。首先，合成了磷杂菲-三嗪双基阻燃剂TFD,并将其添加至环氧树脂（EP）中制备复合材料EP/TFD;其次，进行极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）和锥形量热（CONE）测试，并通过热失重分析法（TGA）研究EP/TFD的热稳定性；最后，通过Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法分析EP和EP/TFD的非等温热降解动力学数据，计算出热降解活化能（E）和指前因子（A）,并推测出热降解动力学方程。实验结果表明：阻燃剂TFD能够提高EP的阻燃性能、残炭量和热稳定性，当TFD的质量分数为10%时，复合材料EP/TFD的LOI值为35.3%,达到UL-94 V-0级，总热释放量（THR）和热释放速率峰值（PHRR）分别降低了20.57%和65.43%,即TFD在EP中具有较好的阻燃效果；与纯EP相比，EP/TFD的初始分解温度(T_5%)、最大热失重速率(R_max)、峰温（T_P）和E值均降低，其中E_K=148.19 kJ/mol,E_O=148.47 kJ/mol,A_K=4.04×10¹¹ min^-1,热降解机理函数为g（α）=[-ln（1-α）]~n,反应级数n=1。

关键词

TFD / 环氧树脂(EP) / 热降解动力学 / 阻燃性能

基金资助

国家自然科学基金项目(22261009,51863004); 贵州省科技支撑项目(黔科合支撑[2024]一般048); 贵州省科技成果应用及产业化项目(黔科合成果[2023]一般051)