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环三磷腈是一类以磷-氮原子交替呈现的杂环化合物,其六元环具有类似芳环的类平面结构;其良好的分子设计性,可通过取代等化学反应,将磷原子与相同或不同的侧基进行连接,形成数量、类型众多环三磷腈衍生物;由于结构稳定且富含磷、氮原子,环三磷腈衍生物具有优异的热性能和阻燃性能,可在生物、医药、农药、环保、材料等诸多领域应用。本文以环三磷腈为母体,合成了两个类型的新型环三磷腈衍生物。第一类为磷腈环中的三个磷原子连接同种可进行自由基聚合的对称环三磷腈衍生物。为调整活性基团的密度,又合成了第二类连接不同基团的非对称环三磷腈衍生物。首先合成了对羟基苯甲酸烯丙基酯和对羟基苯基马来酰亚胺,再以六氯环三磷腈(P3N3Cl6)为基本原料,通过亲核取代等多步反应,分别将含有C=C的对羟基苯甲酸烯丙基酯和对羟基苯基马来酰亚胺引入到环三磷腈环上,合成了结构对称的环三磷腈基六取代苯甲酸烯丙基酯(HABP)和环三磷腈基六取代苯基马来酰亚胺(HCPMI)。其次,以2,2’-联苯酚为六氯环三磷腈的基团调节剂,制备了封闭两个P-Cl键(单封段)的t1、封闭四个P-Cl键(二封端)的t2,再分别与对羟基苯甲酸烯丙基酯(a系列)、2-烯丙基苯酚(b系列)反应,合成了四种不对称环三磷腈化合物a1t1、b1t1、a1t2和b1t2。通过熔点测定、红外光谱、核磁共振氢谱和核磁共振磷谱等手段对合成的环三磷腈化合物进行了结构表征。培养出了环三磷腈基六取代苯甲酸烯丙基酯、t1、a1t1几个化合物的单晶,进行了单晶结构的衍射分析,进一步证明了所得到的化合物为目标化合物,且具备稳定的空间构象。本文还以BPO为引发剂,将含有C=C的a1t1和甲基丙烯酸甲酯(MMA)以一定比例进行自由基共聚合。试验发现:a1t1的聚合活性较低,共聚组分中a1t1含量高于1/4时,只能得到粘稠的低聚物。采用GPC对1:4环三磷腈/甲基丙烯酸甲酯进行了分子量的测试,其Mw达到237436,Mn为36509,Mw/Mn为6.503。采用热失重分析、示差扫描量热对共聚物的热性能进行了分析,采用极限氧指数和垂直燃烧试验检测了该共聚树脂的阻燃性能。结果显示,环三磷腈的引入能提高PMMA的热分解温度,共聚树脂的最佳配比为a1t1:MMA=1:4,此时,树脂的Td5%为234℃,Td10%为277℃,800℃氩气氛下的残炭率为8.37%,Td5%与单纯的PMMA树脂相比基本相同。当温度高于450℃时,PMMA完全分解,而HPMMA还有8.37%的残炭率。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧测试手段表征了环三磷腈衍生物HPMMA与PMMA的阻燃性能:PMMA的阻燃性能也随着环三磷腈组分含量的增加而提高,纯的PMMA的LOI为17.50;a1t1:MMA=1:4时,LOI提高至20.85,UL-94达到V-1级。