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环氧树脂材料具有优异的机械性能和耐酸碱腐蚀等化学稳定性能,因而被大量应用于涂料、铸造、粘合剂、复合材料、半导体密封材料、电器设备的绝缘材料等领域。但由于环氧树脂固化物的易燃性使其应用受到了限制。传统环氧树脂的阻燃方法是使用含卤阻燃剂进行阻燃,虽然含卤阻燃剂在环氧树脂阻燃上发挥了极好的阻燃作用,但存在燃烧时释放有毒和腐蚀性气体等问题。含磷阻燃剂具有环境友好和高效等特点被认为是可代替含卤阻燃剂的重要化合物。近年来,含磷阻燃剂的研究已经成为阻燃研究领域的热点课题。本文以二苯基氧磷为原料,设计合成了三种新型含磷阻燃固化剂：二苯基-(2,5--二羟基-苯基)-氧化磷(DPDHPPO),二苯基-(1,2-二羧基-乙基)-氧化磷(DPDCEPO)和二苯基-(2,3-二羧基-丙基)-氧化磷(DPDCPPO)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR);和1H、13C、31P核磁共振波谱(NMR)对三种阻燃固化剂的化学结构进行了表征和分析。研究了反应物配比、反应温度、反应时间、溶剂用量和溶剂种类对产品产率的影响,并优化了反应条件。采用热失重分析(TGA)研究了三种阻燃固化剂的热降解行为,结果表明三种阻燃固化剂具有较低的热稳定性和成炭性能。分别将DPDHPPO、 DPDCEPO和DPDCPPO用作部分固化剂制备阻燃环氧树脂材料,并对其采用垂直燃烧(vertical burning test, UL-94、极限氧指数(limiting oxygen index, LOI)、锥形量热仪(cone calorimeter test, CONE)、热重分析(thermogravimetric analysis, TGA、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)、X-射线电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)和热重-红外联机分析仪(TGA-FTIR)进行测试和分析。LOI和UL-94测试结果表明,EP/60 wt% PDA/40 wt% DPDHPPO、EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCEPO和EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCPPO体系的LOI值可分别达到31.9、33.2和33.2%,并能通过UL-94 V-0级。CONE测试结果表明,EP/60 wt%PDA/40 wt% DPDHPPO、EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCEPO和EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCPPO体系的热释放速率(PHRR)和热释放总量(THR)等主要参数与未阻燃环氧树脂材料相比都有明显的降低,而残炭量有小幅度的提高。通过氮气和空气气氛下的热重分析结果表明,EP/60 wt% PDA/40 wt% DPDHPPO、EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCEPO和EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCPPO体系的初始降解温度与未阻燃环氧树脂材料相比有所降低,但残炭量有所升高。SEM结果表明,阻燃固化剂的加入使环氧树脂材料成炭能力提高并形成起到保护作用的炭层。XPS结果表明,阻燃固化剂在降解过程中生成的磷酸类物质促进了环氧树脂材料成炭。TGA-FTIR结果表明,环氧树脂材料在降解过程中有含磷化合物挥发到气相中。力学性能测试表明,EP/60 wt% PDA/40 wt% DPDHPPO、 EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCEPO和EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCPPO体系与未阻燃环氧树脂材料相比较,其弯曲强度、拉伸强度和冲击强度都呈现下降的趋势。EP/60 wt%PDA/40 wt% DPDHPPO、EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCEPO和EP/80 wt% PA/20 wt% DPDCPPO体系耐水性测试结果表明,随着阻燃固化剂含量的增加,环氧树脂的吸水率逐渐降低,水处理对材料的阻燃性能、燃烧行为、热稳定性能和力学性能的影响较小。木质素是一种良好的成炭剂,且其分子结构中含有酚羟基,醇羟基等活性基团,利用这一特点,使用木质素替代不同配方中的邻苯二甲酸酐制备出一系列的环氧树脂固化物。采用垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜和热重-红外联机分析仪(TGA-FTIR)对其进行测试和分析。LOI和UL-94测试表明,木质素的加入能够提高材料的LOI值和阻燃级别。CONE测试结果表明,EP/65 wt% PA/20 wt%DPDCEPO/15 wt% Lignin体系的PHRR和THR等主要参数与EP/80 wt%PA/20 wt%DPDCEPO体系相比有所降低,残炭量有所提高。氮气和空气下热重分析测试结果表明,木质素的加入使环氧树脂材料的初始降解温度降低,残炭量升高。SEM测试结果表明,木质素的加入使环氧树脂材料的成炭能力增强。TGA-FTIR结果表明,环氧树脂材料在高温降解时仍有含磷化合物挥发到气相中。力学性能测试表明,随着木质素含量的增加,材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度均有所降低。