含磷聚硅氧烷的合成及其在pcabs中的應(yīng)用

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1、上海交通大學(xué)博+學(xué)位論文含磷聚硅氧烷的合成及其在PC／ABS中的應(yīng)用摘要目前阻燃領(lǐng)域綠色環(huán)保的呼聲日益高漲、各類阻燃法規(guī)日益嚴(yán)苛，特別是歐盟兩項(xiàng)指令“廢棄電子電器設(shè)備指令(WestElectricalandEquipmentDirective，WEEE)(2003年3月生效)及“電子電器設(shè)備中禁用有害物質(zhì)指令(RestrictionofHazardousSubstancesDirective，RoHS)的頒布更加促使了無鹵阻燃劑的研發(fā)。PC／ABS是工程塑料中產(chǎn)量最大的合金，具有優(yōu)異的綜合性能，廣泛地應(yīng)用于各類電子電器產(chǎn)品中，但是PC／ABS易燃，在很多

2、應(yīng)用中受到了一定的限制，因此阻燃PC／ABS的開發(fā)是較活躍的領(lǐng)域之一。無鹵阻燃PC／ABS中使用的比較多的阻燃劑是含磷阻燃劑，常用的主要有磷酸三苯酯(TPP)、間苯二酚二縮合磷酸酯(RDP)和雙酚磷系阻燃劑(BAPP)。含磷阻燃劑作用機(jī)理是在燃燒過程中促進(jìn)聚合物成炭；有機(jī)硅化合物燃燒時(shí)形成的殘?zhí)烤哂懈邷責(zé)岱€(wěn)定性，能夠有效地提高炭層的高溫穩(wěn)定性，在PC中具有一定的阻燃作用。在這基礎(chǔ)上，本論文將有機(jī)硅元素和磷元素成功地結(jié)合到同一大分子中，合成了兩類含磷聚硅氧烷阻燃劑，對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征；研究了合成出的阻燃劑在PC／ABS中的應(yīng)用以及阻燃劑和納米蒙脫土在

3、PC／

4、ABS中的協(xié)同阻燃作用；通過對降解動(dòng)力學(xué)以及降解產(chǎn)物的研究初步分析了阻燃劑的阻燃機(jī)理。。1．含磷聚硅氧烷阻燃劑的合成及其結(jié)構(gòu)表征首先通過9，10一二氫一9一氧雜-10-磷雜菲一10一氧化物(DOPO)與乙烯基二甲氧基硅烷(VMDMS)的加成反應(yīng)生成一種含磷硅氧烷，經(jīng)過水解與脫水，得到中間體低聚含磷硅醇(DOPO．VMDMS)，DOPO．VMDMS分別與氨基硅氧烷或二羥基硅烷進(jìn)行共聚，合成出兩類含磷聚硅氧烷阻燃劑(DvN和DvP)。用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)氫譜、磷譜、凝膠色譜(GPC)、元素分析等對反應(yīng)上海交通人學(xué)博士學(xué)

5、位論文的中間產(chǎn)物以及最終產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析表征；通過氮?dú)夂涂諝庵械臒嶂胤治?TGA)對DVN和DVP的熱性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明DVN在氮?dú)夂涂諝庵械臍執(zhí)苛慷汲^30wt．％，而DVP在空氣中的殘?zhí)苛恳苍?0wt．％左右，同時(shí)發(fā)現(xiàn)DVN和DVP在空氣中的成炭性均好于其自身在氮?dú)庵械某商啃?，說明氧氣的存在有利予促進(jìn)聚硅氧烷成炭。2．含磷聚硅氧烷在PC／ABS中的應(yīng)用利用自合成的含磷聚硅氧烷DVN和DVP對PC／ABS合金進(jìn)行阻燃改性，采用直接熔融共混的方法得到無鹵阻燃PC／ABS材料，通過氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒(VB)以及錐形量熱儀(Cone)研究了阻燃

6、劑對PC／ABS阻燃性能的影響，通過TGA研究了阻燃劑對PC／ABS熱性能的影響，通過SEM研究了阻燃前后PC／ABS燃燒后殘?zhí)拷Y(jié)構(gòu)的區(qū)別，阻燃劑對PC／ABS力學(xué)性能的影響則通過拉伸和沖擊測試來研究，通過EDS表征了P、si元素在PC／ABS中的分布，從而推測阻燃劑在體系中的分散情況。研究表明：DVN或DVP的加入都可以顯著地降低材料在燃燒過程中的熱釋放速率、總放熱量、有效燃燒熱、質(zhì)量損失速率，提高燃燒成炭率以及極限氧指數(shù)值，但是DVN或DVP阻燃PC／ABS的點(diǎn)燃時(shí)間縮短了。TGA結(jié)果表明，相對PC／ABS來說，DVN或DVP阻燃PC／ABS的初始分

7、解溫度降低了；但是在氮?dú)夂涂諝庵?00℃下的殘?zhí)苛慷加兴岣撸⑶褼VP促進(jìn)PC／ABS成炭的效果更為明顯；阻燃PC／ABS的熱降解速率要低于PC／ABS。在DVP添加量為10．15％時(shí)該阻燃體系能夠通過垂直燃燒實(shí)驗(yàn)。與DVN阻燃PC／ABS相比，DVP阻燃PC／ABS在力學(xué)性能有所提高，但是相對于未阻燃的PC／ABS來說，還是下降較多。SEM結(jié)果和EDS結(jié)果表明，DVP在PC／ABS中的分散比較均勻。殘?zhí)康男蚊惭芯勘砻?，不論是DVN還是DVP阻燃的PC／ABS燃燒后形成的炭層都是表面致密、內(nèi)部疏松的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有利于阻止基體和外界進(jìn)行能量和物質(zhì)的交換，

8、從而發(fā)揮較好的阻燃作用。3．DVP與OMT在PC／ABS中的協(xié)同阻燃作用研究了含磷聚硅氧烷DVP與有機(jī)納米蒙脫土的在PC／ABS合金中的協(xié)同阻燃作U上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文用。用透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射(Ⅺm)考察了OMT在PC／ABS以及PC／ABS／DVP中的分散情況，結(jié)果表明蒙脫土在PC／ABS中呈插層型結(jié)構(gòu)，在pC／ABs／DVP中呈插層／剝離型結(jié)構(gòu)。由于DVP的存在，使得體系加工的粘度下降，剪切更為充分，從而使蒙脫土在PC／ABS中分散更為均勻。在錐形量熱測試中發(fā)現(xiàn)，OMT的加入能夠使得PC／ABS以及PC／ABS／DVP的熱釋放速

9、率稍有降低，且大大延長了PC／ABS以及PC／ABS／DVP的點(diǎn)燃時(shí)間。PC／A