新型杂化无卤多孔纳米阻燃剂及在聚合物中的阻燃机理研究

无卤阻燃是关系到"环境和人类"的重大举措，本项目针对纳米阻燃可改善聚合物材料力学性能和降低热释放速率，但极限氧指数和垂直燃烧测试不足，设计合成新型杂化无卤多孔纳米阻燃剂，拟制备出阻燃性能优异而又能较好保持聚合物力学性能的阻燃聚合物材料。. 具体通过设计集磷、氮、硅阻燃元素于一体的前体，利用溶胶-凝胶法制备出杂化无卤多孔纳米阻燃剂，研究不同种类、孔径结构及孔貌的杂化无卤多孔纳米阻燃剂对聚丙烯，聚乳酸阻燃性能和力学性能的影响并探索其形成规律；研究阻燃聚合物材料的炭层结构及炭层含量与杂化无卤纳米阻燃剂孔结构的关系及成炭机制；建立无卤阻燃聚合物的燃烧模型，揭示无卤多孔纳米阻燃剂的阻燃机理；提出制备无卤阻燃剂的新方法和新思路，制备新型的无卤阻燃聚合物，进一步推动无卤阻燃聚合物材料科学的发展。

本项目以溶胶-凝胶法制备的新型无卤硅基阻燃剂为填料，以聚乳酸(PLA)、PC/AB 及环氧树脂为基材，制备了系列新型硅基阻燃聚合物复合材料；制备了系列阻燃热储能相变复合材料以及制备了生物可降解的超支化聚磷酰胺酯复合材料，这些阻燃剂和常用的阻燃剂不同的主要点是用量及少，环保。.1）制备了DOPO接枝的硅基杂化介孔材料（DM，）将DM和聚磷酸铵 （APP）和环氧树脂共混，制备了阻燃环氧复合材料。 DM与APP表现出很好的协效作用。在较少添加量下（APP10wt%，DM2wt%）体系的氧指数达到30，通过UL-94 V0 测试。 .2） 通过将DOPO接枝杂化介孔材料（DM）和三苯基磷酸酯（TPP）和PC/ABS共混制得阻燃 PC/ABS 复合材料，UL-94 和 LOI 测试结果表明复合体系的阻燃性能优良。杂化介孔材料和 TPP很好的协效作用，在燃烧过程中可以促进 PC/ABS 体系生成微观致密的炭层。.3）制备了介孔阻燃剂Al-SBA-15，仅添加 0.5wt%的Al-SBA-15 到聚乳酸（PLA）,复合材料的极限氧指数达到 30.0vol%并通过 UL-94 V-0 级测试。Al-SBA-15是新型的无卤高效多孔阻燃剂。.4） 以三-(三乙氧基硅丙基)磷酰胺和正硅酸乙酯为原料制备了热储能复合材料。聚乙二醇复合材料的潜热值为 124.7 kJ/kg 且在1000次热循环后仍具有较大的潜热值 124.1 kJ/kg，热稳定性能和成炭性能明显提高。 .5） 以双螺环的3,9-2-(氨丙基三乙氧基硅烷)-季戊四醇双磷酸酯二磷酰胺为前体，以.石蜡为储能材料，原位溶胶凝胶技术合成了杂化阻燃的相变储能材料。熔融焓为 99.7J/g。在温度高于石蜡的熔融温度没有观察到漏液现象，这可能是形成了石蜡成为纤维状分布或者是液滴结构。.6）通过水热的法制备了无定形的 NiPO，当加入NiPO微米粒子的含量为2wt%时，PLA复合材料的氧指数达到了 27.5%， UL-94 V-0级别。加入NiPO微米粒子复合材料的本质热稳定性明显提升。可观察到 NiPO对PLA的结晶的促进作用。.7）将合成的超支化HBPE与PLA熔融共混，制备了 HBPE阻燃的 PLA复合材料。 当加入 10wt%的 HBPE到PLA中时，氧指数达到了43%，UL-94 V-0级。HBPE也起到异相成核作用。.