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环氧树脂(EP)是一种电绝缘性突出、粘接性能卓越、耐腐蚀性强的热固性聚合物材料,被大量应用在电子电器、航空航天、风电叶片、交通运输等领域。纯环氧树脂的易燃性大大增加了其在应用时的潜在火灾隐患,因此,对环氧树脂进行阻燃改性具有重要的现实意义。鉴于添加型阻燃剂对基体性能的负面影响和无卤化阻燃的发展要求,本文以DOPO为起始原料,设计制备一系列的DOPO-磷酰胺和DOPO基低聚物,有效解决了阻燃环氧树脂添加量高、分散性差、透明性低、机械性能损失等问题,研究工作如下:1.通过DOPO与二氨基二苯甲烷(DDM)和吗啡啉(MPL)反应,成功合成两种DOPO-磷酰胺(DDM-DOPO和MPL-DOPO),并制备综合性能优异的阻燃环氧树脂,由于阻燃剂分散较好,阻燃环氧树脂仍保持高透明度。研究发现DOPO-磷酰胺可以显著提升环氧树脂的阻燃性能,在2.5%的添加量下(磷含量约为0.25wt%),EP/DDM-DOPO复合材料即可通过UL-94V-0级别测试,且极限氧指数高达30%。EP/MPL-DOPO复合材料在5%的添加量时可以达到UL-94 V-0级别,极限氧指数达到30.5%。结果表明DOPO-磷酰胺能够显著降低气相裂解产物浓度,抑制气相产物燃烧,减少热释放总量。2.通过分子设计制备了三种DOPO基低聚物阻燃剂,分别为线性柔性链DOPO-D230、线性刚性链DOPO-OPA和超支化结构DOPO-HB,并作为反应型阻燃剂制备本征阻燃环氧树脂。研究结果表明,DOPO-D230可以增加树脂的柔性,提升冲击强度,在7.5%的添加量下达到UL-94V-0级别;DOPO-OPA能够提升树脂的刚性,提高室温下的储能模量,在5%的含量下达到UL-94V-0级别;DOPO-HB可以增强树脂的刚性,提高树脂的储能模量,在7.5%添加量时达到UL-94V-0 级别。3.采用手糊工艺结合真空成型技术,成功制备MPL-DOPO阻燃改性的碳纤增强环氧复合材料,研究了复合材料的微观形貌、机械性能、阻燃性能和阻燃机理等。复合材料的断面形貌电镜图显示环氧树脂完全均匀浸润碳纤维布,未改性的碳纤增强环氧复合材料的极限氧指数为24%,阻燃改性后其极限氧指数高达29%。复合材料的拉伸性能和弯曲性能略微下降,可能是由于MPL-DOPO的引入降低了环氧树脂基体与碳纤维之间的界面作用力。