纳米二氧化硅接枝含磷阻燃剂及其在聚合物中的阻燃机理研究

本项目拟采用表面化学接枝的方法，在纳米SiO2的表面接枝不同结构的硅烷偶联剂。利用硅烷作为桥联，将含磷的DOPO反应型阻燃剂接枝到纳米SiO2表面。研究不同反应条件如反应温度、催化剂、DOPO浓度对纳米SiO2与DOPO接枝率的影响，分析反应机理，制备DOPO高接枝率的改性纳米SiO2。研究纳米SiO2接枝DOPO后在聚合物PP和PET中的分散、改性纳米粒子对聚合物燃烧过程的网络结构、燃烧性能、炭层产率、炭层结构形态的影响，分析DOPO、纳米SiO2、纳米SiO2接枝DOPO的不同作用，提出纳米SiO2接枝DOPO增强聚合物阻燃性能的机理。建立纳米粒子与常规阻燃剂协同影响聚合物燃烧的模型，提出改进聚合物纳米复合材料阻燃性能的新思路和新方法，制备新型的无卤阻燃聚合物材料。

本项目自启动以来，重点研究了表面接枝DOPO功能化纳米二氧化硅的制备以及其与传统阻燃剂协同提高聚合物阻燃性能及其机理。首先，利用硅烷偶联剂作为桥联的方式将反应型阻燃剂接枝到了纳米二氧化硅的表面，研究不同反应条件如反应温度、催化剂、DOPO 浓度对纳米SiO2 与DOPO 接枝率的影响，分析反应机理，制备DOPO 高接枝率的改性纳米SiO2。以聚丙烯为基体制备了聚合物纳米复合材料，研究了表面接枝DOPO功能化纳米二氧化硅在聚合物中的分散、功能化纳米二氧化硅对聚丙烯基体的热稳定性及热氧稳定性的影响、功能化纳米二氧化硅对聚合物燃烧过程的网络结构、燃烧性能、炭层产率、炭层结构形态的影响。其次，以聚丙烯和聚碳酸酯为基体，功能化纳米二氧化硅同传统的阻燃剂进行复配，制备了新型的无卤阻燃聚合材料，并研究了阻燃聚合材料的阻燃性能及阻燃机理。该项目对寻求功能化纳米粒子与常规阻燃剂协同影响聚合物燃烧的模型，获得聚合物纳米复合材料阻燃性能的新思路和新方法，制备新型无卤阻燃聚合物材料具有重要意义。以本项目的研究结果作为基础共发表论文6篇，其中SCI收录6篇，影响因子高于3的论文2篇，申请发明专利3项，其中1项获得授权。