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阻燃(二)含磷本质阻燃高聚物2

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2014年3月4日讯:环氧树脂具有优良的化学稳定性、尺寸稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性,可广泛应用于化工、轻工、机械、电子和宇航等各个领域。但是通用环氧树脂的氧指数仅为19.8、属易燃材料,因此开发具有阻燃性且不含卤素的,含磷环氧树脂及其固化体系,是电子化学材料领域中一个重要课题。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,在环氧树脂分子骨架中磷元素含量超过1%,且配合使用特定的固化剂,就能够使固化体系的阻燃性满足电器产品使用的国际标准UL94V-0级。改善环氧树脂阻燃性能最常用的方法,是加入一定的阻燃剂——使环氧树脂具有难燃性和自熄性。目前阻燃环氧树脂普遍使用的是,反应型阻燃剂四溴双酚A等含卤阻燃剂。自欧盟2003年2月颁布了关于《限制有害物质指令》(RoHS)之后,含溴阻燃剂的使用受到了很大的冲击。同时目前多数无卤阻燃环氧树脂材料,使用的是燃烧时几乎不产生有害气体的磷系阻燃剂。但是磷系阻燃剂在室温下多为液态,发烟量大且本身有毒性,能从废料中泄漏出去;而且磷系阻燃剂在使用过程中,存在着污染保护电子元器件的可能性,会降低环氧塑封料的耐湿性以及可加工性等;红磷类阻燃剂在成型时还会产生红磷分解气体,它们在使用和废弃后都对生态环境和人类环境有不良影响。


(2)含DOPO的阻燃环氧树脂
DOPO分子中含活泼氢,它能作为反应中心与一系列的官能团反应。据中国环氧网/中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-e.cn)专家介绍,例如,DOPO能与环氧乙烷反应,可令碳氧杂环开环而形成加成产物。基于DOPO的这种反应性,可制得一系列以DOPO为基的二元酚(见结构式(1)、(2)),令后者再与双酚A型环氧树脂反应,则可将DOPO引入树脂侧链,制得含磷本质阻燃环氧树脂(见反应式(I))。这种树脂可用一般的固化剂(如二氨基二苯基甲烷,DADPM)固化,所得固化树脂中磷质量分数2%的阻燃效果,可与溴化环氧树脂中溴质量分数16%的相当。例如,由1molDOPO-BQ与2mol双酚A型环氧树脂(带环氧端基)BEl88制得的含磷环氧树脂,当其中磷质量分数为2.1%时,Tg达140℃(BEl88为111℃),700℃下成炭率为14.2%(空气)及22.5%(氮气中)(BEl88相应值为0%及15.1%),氧指数(LOI)为28%(BEl88为22%)。

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