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在日常生活和工业生产中聚合物材料的应用范围逐渐扩大,其易燃性同时也使其成为人民生命财产的巨大安全隐患,因此高聚物的阻燃方法成为学术界关注的重点。其中聚苯乙烯由于其高易燃性、易滴落性和烟气毒性大等问题成为阻燃研究的重点难点。目前关于聚苯乙烯的研究和应用的阻燃方法主要包括:设计开发新型阻燃聚合物或利用阻燃聚合物代替易燃聚合物;制备添加型阻燃剂并以物理共混的方式制备阻燃聚合物;利用聚合反应将阻燃基团引入聚合物分子链中制备阻燃聚合物。目前在阻燃学术界和工业界所研究的主流方法为原位添加和本质阻燃技术,本文在对阻燃工作成果的归纳综述的基础上,依据物理共混和本质阻燃的方法原理,结合物理共混、共聚及改性三种技术手段制备了阻燃聚苯乙烯、苯乙烯共聚物和改性苯乙烯共聚物,并对比研究了其性能变化和相关机理。主要的研究工作如下:1.通过脱卤取代反应以三氯氧磷、哌嗪和PEPA为反应原料合成阻燃剂PPAP,表征其结构后将其以物理共混的方式添加到聚苯乙烯中制备阻燃聚苯乙烯。利用热重分析研究PPAP添加前后聚苯乙烯热稳定性的变化,阻燃聚苯乙烯的燃烧性能通过微型量热仪(MCC)、极限氧指数(LOI)和垂直燃烧法(UL-94)进行表征,结果表明PPAP添加到聚苯乙烯后能降低其初始分解温度(Tonset),提高其最大分解温度(Tmax)和成炭效率,降低聚苯乙烯燃烧时的热释放速率和总量,同时提高了阻燃聚苯乙烯的LOI值和UL-94级别。利用扫描电子显微镜和拉曼光谱分析了阻燃聚苯乙烯的炭渣形貌,结果表明PPAP增加了炭层的致密度,使之能有效隔绝可燃物和氧气的传输和燃烧热量的传导。2.通过Atherton-Todd反应以DOPO、二乙醇胺和丙烯酿氯为原料合成了磷含量较高的具备气相阻燃效果的阻燃单体ADEA-DOPO,随后利用自由基本体共聚法制备苯乙烯共聚物SACP。热重分析和差示扫描量热法测试结果表明SACP的Tmax能够在玻璃化转变温度降低不明显的情况下得到显著提高。MCC、LOI和UL-94的测试结果表明SACP的易燃性明显下降,实时红外光谱(RT-FTIR)和热重-红外联用光谱(TG-FTIR)结果表明ADEA-DOPO的引入能增加聚合物基体的成碳效率,延缓分子链裂解,降低可燃性挥发物的浓度,提高聚合物的阻燃性能。3.通过自由基溶液聚合法以苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯得到主链带有环氧基团的聚苯乙烯,利用4-羟基哌啶和亚磷酸二甲酯将其改性处理得到改性苯乙烯共聚物MFR-PS。改性前后聚苯乙烯的热稳定性和燃烧性能的变化利用热重分析、差示扫描量热法、MCC、LOI和UL-94进行表征,结果显示改性处理过的聚苯乙烯的Tmax、成炭效率LOI值和UL-94级别均能得到提高,其热释放速率和热释放总量发生明显降低。TG-FTIR和RT-FTIR分析结果说明改性处理使得聚苯乙烯能够形成阻隔炭层,降低可燃性挥发物的浓度,改善其易燃性。