DOPO衍生物与其他阻燃剂的协同作用

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：为了提高DOPO衍生物类阻燃剂的阻燃性能，有研究将DOPO衍生物与其他类型的阻燃剂结合或利用磷氮协同效应，达到协同阻燃的效果。包括DOPO与三聚氰胺、环磷腈、硅系阻燃剂、石墨烯、笼型聚倍半硅氧烷材料以及无机纳米复合材料等的结合进行协同阻燃。Qian[76]合成了DOPO和环磷腈的衍生物，用于环氧树脂的共混阻燃。当DOPO-rGO含量为10%时，与相同含量的未接枝的GO和DOPO相比，残留物含量和LOI可分别提高81%和30%，表现出优异的协同阻燃效应。

为了提高DOPO衍生物类阻燃剂的阻燃性能，有研究将DOPO衍生物与其他类型的阻燃剂结合或利用磷氮协同效应，达到协同阻燃的效果。包括DOPO与三聚氰胺、环磷腈、硅系阻燃剂、石墨烯、笼型聚倍半硅氧烷（POSS）材料以及无机纳米复合材料等的结合进行协同阻燃。

Wang等[74]报道了关于热固性环氧树脂采用含有磷氮的阻燃剂进行改性，含有磷氮的环氧树脂由二缩水甘油醚环氧树脂与DOPO改性的异氰酸三缩水甘油醚（TGICP）的反应得到。当TGICP在环氧树脂中的添加量达到10%时，其LOI可达35.0%，也可以达到UL-94 V-0等级。加入TGICP会使环氧树脂最高热释放速率（PHRR）和总的热释放（THR）都有所降低。

Xiong等[75]合成了一种含DOPO的三聚氰胺席夫碱（P-MSB，被用作环氧树脂的固化剂），通过4-羟基苯甲醛与三聚氰胺缩合反应制得中间体MSB，然后加入DOPO反应得到含DOPO的三聚氰胺席夫碱（P-MSB）。P-MSB用作邻甲酚醛树脂（CNE）固化剂，P-MSB与等比例的酚醛树脂固化剂（PN）相比，P-MSB/CNE体系具有高的极限氧指数（LOI为35%）和成炭率，表现出较好的磷氮协同阻燃效应。P-MSB的存在有利于促进CNE形成膨胀炭层，可有效地阻止热传递及材料内部进一步降解和燃烧。

Qian[76]合成了DOPO和环磷腈的衍生物（HAP-DOPO），用于环氧树脂的共混阻燃。当磷含量为1.2%时，HAP-DOPO共混环氧树脂的LOI可达到31.6%，UL-94达到V-0级。在燃烧过程中，HAP-DOPO会释放出PO·自由基阻止降解的链反应而发挥气相作用，从磷杂菲中降解出与环磷腈相连的残留的磷酸酯可增加残留物的交联密度，促进形成高强度、高产量和富含磷的炭层而发挥凝聚相阻燃作用。

Dong等[77]制备了固定有DOPO的硅纳米颗粒（SiO2-DOPO），如图1-3所示。采用SiO2-DOPO与膨胀体系阻燃剂（IFR）用于聚丙烯（PP）阻燃，当PP/IFR中IFR[APP（聚磷酸铵）与PER（季戊四醇）的质量比为2:1]为25%时，同时结合1%的SiO2-DOPO纳米颗粒，此时阻燃PP可以达到UL-94 V-0级，LOI可以达到32.1%。加入SiO2-DOPO纳米颗粒可以改善PP的热稳定性，而且SiO2-DOPO纳米颗粒的存在可以促使其形成连续的炭层表面，抑制热的传递，表现出很好的协同阻燃作用。(https://www.chuimin.cn)

图1-3　DOPO基硅纳米颗粒（SiO2-DOPO）的合成

Wang[78]将八乙烯基低聚倍半硅氧烷（OVPOSS）与含DOPO的环氧树脂（PCEP）共混制备含磷—硅阻燃环氧树脂，利用磷—硅的协同效应可得到具有优异阻燃性能的环氧树脂。阻燃机理研究表明存在磷—硅的协同效应，磷可促进成炭，而引入的硅可促进炭的稳定，防止炭的氧化降解。

Liao[79]将DOPO接枝到氧化石墨烯的表面得到改性氧化石墨烯（DOPO-rGO），将制得的DOPO-rGO与环氧树脂共混可明显改善环氧树脂的成炭性能和阻燃性能。当DOPO-rGO含量为10%时，与相同含量的未接枝的GO和DOPO相比，残留物含量和LOI可分别提高81%和30%，表现出优异的协同阻燃效应。

DOPO衍生物与其他阻燃剂的协同作用

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