简介

为了研究燃烧时低烟密度释放的改性阻燃环氧树脂（FREP），以4-乙酰基苯基硼酸、3、 5-二氨基三唑和DOPO。将DBT作为共固化剂添加到胺固化环氧树脂体系中，根据树脂的DSC结果表明，DBT结构中的-NH-能够促进EP固化。随着DBT的引入，FREP样品的透明度受到轻微影响。由于 DBT 在 FREP 体系中发挥出优异的阻燃性能，FREP 样品在 UL-94 测试中达到了 V-0 级，添加 5 wt% DBT 时的 LOI 为 35.9%。同时，锥形量热测试结果表明，与环氧树脂相比，EP/DBT7.5样品的PHRR、THR和av-EHC分别降低了34.0%、35.4%和18.68%。DBT可有效降低EP的烟密度，EP/DBT7.5样品的D S (4) 和VOF 4均达到HL1级。对残留炭的化学分析表明，DBT 主要通过在凝聚相中形成含 P/B 的炭来实现阻燃和抑烟。由于 DBT 结构中存在刚性基团，因此 FREP 样品的机械性能没有损失。此外，值得注意的是，随着含量的增加，FREP 样品的介电损耗和介电常数降低。

材料

4-甲酰基苯硼酸（FBA，纯度97%）、3,5-二氨基三唑（DT，纯度97%）、二氨基二苯甲烷（DDM）、DOPO（纯度97%）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇、双酚F双甘油醚（DGEBF）、环氧树脂

制备

1、DBT的合成

首先，将DT（5.2 g，0.05 mol）和DMF（200 mL）在配有冷凝回流管的三颈烧瓶中混合，在115℃下搅拌30 min，直至DT完全溶解。随后，将FBA(15.4g，0.1mol)添加至溶液中并继续反应8小时。之后，添加DOPO(21.6g，0.1mol)并在搅拌下加热至125℃持续8小时。当反应完成时，将液体转移至旋转蒸发器以趁热除去DMF。将产物粉碎，然后用乙醇洗涤，并在95℃的真空烘箱中保存8小时。上述操作进行3次，得到最终产品DBT（收率95%）。

2、FREP 的制备

根据环氧基团与活性氢等摩尔比的原则，计算出不同比例下所需的DBT和EP的用量。下表详细介绍了EP/DBT系统的三种详细配方。

DBT 与 EP 在 35°C 下混合均匀，然后加热至 150°C，搅拌 35 分钟，直至溶液变成透明橙色。将溶液冷却至95℃，加入DDM并继续搅拌8分钟直至DDM完全溶解。将溶液在真空消泡器中趁热取出3 min，然后将溶液快速转移到预热的模具中，然后按照90℃/0.5h、100℃/2h、150℃的固化参数进行固化。C/2 小时和 180 °C/3 小时。

主要研究结论

图1、FBA、DOPO、DT和DBT的FTIR光谱(a)，DBT的XPS结果(b)，DBT的31P NMR光谱(c)和DBT的1H NMR光谱(d)

图2、(a) EP和(b) EP/DBT5不同斜率的差示扫描量热曲线及其(c) Kissinger和(d) Ozawa拟合曲线

图3、 EP 和 DBT 之间拟议的相互作用

图4、与固化环氧树脂样品的数码照片相关的透明度 (a) 和紫外-可见光谱 (b)

图5、环氧树脂固化物的TG(a)和DTG(b)曲线

图6、 EP 和 FREP 样品的 HRR (a)、THR (b)、Mass (c) 和 FigRA (d) 曲线

图7、CC 测试后 EP (a)、EP/DBT2.5 (b)、EP/DBT5 (c) 和 EP/DBT7.5 (d) 炭化物的 SEM 图像和数码照片

图8、EP (a)、EP/DBT2.5 (b)、EP/DBT5 (c) 和 EP/DBT7.5 (d) 的拟合 LRS 曲线

图9、EP 和 EP/DBT5 (a) 炭残留物的 FTIR 光谱和 EP/DBT7.5 炭残留物的 XPS 结果 (b ∼ f)

图10、DBT改性固化EP的潜在阻燃机理

结论

本研究以DT、FAB和DOPO为原料，成功合成了一种基于含P/N/B三唑环的阻燃剂DBT。根据DSC和透明度测试结果，DBT能够促进EP的交联和固化并保持良好的透明度。添加 5 wt% DBT 时，FREP 样品在 UL-94 测试中达到了 V-0 等级，LOI 值为 35.9%。同时，EP/DBT7.5样品的PHRR、av-EHC和THR较EP分别降低了34.0%、18.68%和35.4%。这表明DBT可以有效提高EP的阻燃性能。DBT在EP中的阻燃机理是由于气相时含磷自由基的爆发作用和稀释作用，而在凝聚相时P、B元素促进致密炭层的形成。由于DBT结构中刚性基团的存在，改变了FREP的力学性能，同时随着含量的增加，FREP的介电常数和介电损耗降低。此外，DBT的存在有效降低了EP的烟密度，EP/DBT7.5样品的DS (4)和VOF 4达到了HL1级。