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环氧树脂(EP)因其优异的绝缘、热机械和耐酸碱等特性,被广泛应用于电子电气、公共交通和航空航天等领域。然而,环氧树脂在分子结构中含有大量的碳、氢和氧元素,存在易燃的特性。因此为改善环氧树脂的阻燃性,传统的方法是向其引入含卤素类阻燃剂,然而卤素阻燃剂在燃烧过程容易生成较多的烟雾和腐蚀性气体。含磷化合物阻燃剂具有的低毒和无腐蚀性气体产生的优点,有望作为第二代阻燃剂取代卤素阻燃剂。然而单一磷系阻燃剂存在高烟雾和添加量大的问题,并且由于含磷化合物对环氧树脂具有典型的增塑效应,会对环氧树脂的热机械性能、力学性能和热稳定性等具有明显的影响。因此以该问题为研究出发点,本论文通过不同的合成方法,制备出一系列含磷氮硅元素协同阻燃的协同阻燃剂,并将其用于解决环氧树脂燃烧过程高烟雾及高毒性的问题。本论文的主要研究成果如下:1.设计合成了一种低聚有机硅氧磷酸酯类盐(DPK),合成方法简便、产率高达90%,作为添加型阻燃剂加入到环氧树脂基体中。经研究发现,与EP相比DPK对环氧树脂的玻璃化转变温度并无太大影响,DPK-EP复合材料的热稳定性与EP相比较低幅度降低,10%DPK-EP环氧树脂复合材料达到了垂直燃烧测试(UL-94)的V-0级别(3.2 mm),极限氧指数(LOI)由EP的21%提升至31%,通过锥型量热测试发现,DPK-EP复合材料的热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)和烟雾释放逐渐降低。2.为了实现低添加量高效阻燃的目的,设计合成了低聚有机硅氧磷酸酯阻燃剂(DPAK),合成方法简单,产率高达90%,将其作为阻燃添加剂加入到环氧树脂基体中。经研究,DPKA-EP复合材料在热机械稳定性与EP相比略有提升,DPAK改性后的环氧树脂热稳定性基本保持稳定,DPAK-EP复合材料的UL-94达到了V-0级别(3.2mm),其中LOI提升至29.5%,DPAK-EP复合材料的PHRR和THR都明显的降低,但2.5%DPAK-EP复合材料的烟雾释放总量略有增加,但残炭量明显提升,并且通过热重红外(TG-FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)等分析得出,DPAK发挥出优异的气相阻燃和凝聚相阻燃效应。3.为了实现环氧树脂燃烧时产生更少烟雾,设计合成了一种邻苯环低聚有机硅氧磷酸酯类阻燃剂(DPHK),其合成方法简单,产率达到90%左右。经研究发现,DPHK与环氧树脂的相容性良好,DPHK改性后的阻燃环氧树脂的热稳定性基本不变。DPHK在添加量为3 wt%时,通过了UL-94的V-0级别(3.2 mm),LOI提升至29%,DPHK-EP复合材料的PHHR和THR都明显降低,烟雾释放得到了明显改善,并且通过TG-FTIR、SEM和XPS分析得出,DPHK能够赋予阻燃环氧树脂复合材料优异的气相阻燃和凝聚相阻燃效果。