基于环氧树脂体系磷杂菲与磷腈双基协效阻燃行为与机理

为探索基于磷杂菲与磷腈双基分子阻燃环氧树脂的高成炭效率、低热释放速率和高阻燃效率的双基协效阻燃行为，本申请致力于明确环氧树脂体系中磷杂菲与磷腈双基阻燃协效（PPBSE）行为的作用条件、规律和机理。在研究中将设计制备磷杂菲化合物与磷腈化合物复合阻燃环氧树脂、不同磷杂菲与磷腈基团比例和不同桥键连接的双基分子阻燃环氧树脂，对其阻燃性能、热性能和力学性能的变化规律进行研究，并测定材料随温度变化释放的气体成分、残留物的基团变化、表面形态及其元素组成，研究磷杂菲与磷腈基团处于分子内和分子间时、处于分子内不同比例时以及不同桥键连接条件下，PPBSE阻燃材料的降解路线和双基协效阻燃行为的机理。本研究将设计构建多种新型结构的磷杂菲与磷腈双基阻燃分子，系统地探索PPBSE阻燃体系的阻燃作用机理，为今后进一步研究、设计具有更优异的磷杂菲与磷腈双基协效阻燃效应的材料提供分子尺度上理论指导。

本项目开展了磷杂菲和磷腈双基分子阻燃剂的制备及其在环氧树脂中双基协同阻燃行为和规律的研究。本项目解析了磷杂菲和磷腈双基分子的热分解过程，发现了磷杂菲和磷腈两种基团的阻燃协同效应。运用该效应，双基分子获得了比单一基团阻燃剂在环氧树脂中更高的阻燃效率；在随后的研究中发现，当两种基团分别处于不同的分子中时，磷杂菲和磷腈两种基团仍然具有一定的协同阻燃效应；当磷杂菲和磷腈双基分子中磷杂菲和磷腈基团比例发生变化时，更多的磷杂菲基团的存在有助于发挥气相阻燃相应，而更多的磷腈基团则有助于发挥凝聚相阻燃效应；此外，本项目也合成了具有不同桥键的含磷杂菲和磷腈基团的双基分子，磷杂菲和磷腈基团的分子内协同阻燃效应仍然存在于不同桥键的分子中，但不同的桥键对双基分子的阻燃效果存在一定的影响。通过本项目的研究，探索了利用不同阻燃基团构建新型阻燃材料的新方法，发现了磷杂菲和磷腈基团间的协同阻燃效应。依托本项目的工作，获得省部级科学技术发明二等奖1项，发表论文6篇，其中SCI收录3篇，申请国家发明专利4项，获授权国家发明专利2项，出版学术著作1部，培养硕士研究生4名。