有機磷多面體低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃劑
本成果首次成功合成了有機磷多面體低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃劑。P-POSS以硅、磷為主要阻燃元素,以籠型無機Si-O結(jié)構(gòu)為內(nèi)核、含磷有機基團為外殼的獨特結(jié)構(gòu),具有常溫下為固體、聚合物材料加工溫度下出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變的良好加工性能,同時具有熱穩(wěn)定性高和與聚合物相容性好的特點,指向一類新型高效阻燃劑分子的未來特征。前期研究結(jié)果表明,P-POSS在環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯中均表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能,同時,使聚合物材料保持良好的綜合性能,具有廣闊的市場應用前景。
在阻燃環(huán)氧樹脂應用中,低含量的P-POSS(硅、磷元素含量為0.1——0.5wt%)即可使阻燃環(huán)氧樹脂的氧指數(shù)達到30%以上,獲得UL-94 V0級別。而且P-POSS 阻燃的環(huán)氧樹脂表現(xiàn)出獨特的“吹熄”現(xiàn)象,即樣條點燃后,點燃端明顯有氣流從炭層燃燒點噴射而出,將火焰吹離聚合物表面并迅速熄滅,正是這種“吹熄”現(xiàn)象實現(xiàn)P-POSS的高效阻燃環(huán)氧樹脂。P-POSS不但能夠提高環(huán)氧樹脂阻燃性能和熱穩(wěn)定性,還能保持環(huán)氧樹脂本身的透明性、機械性能和電性能。
在阻燃聚碳酸酯應用中,P-POSS不但能夠保持POSS結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性高的特點,而且還可以有效回避原料磷系阻燃劑的增塑作用。常溫下這種P-POSS的固體狀態(tài)使其更容易儲存和添加,而它們在PC加工溫度范圍內(nèi)存在的玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象更是使其分散狀態(tài)較一般固體阻燃劑有著顯著的改善,甚至達到納米級分散。P-POSS在2wt%的添加量下就可以使聚碳酸酯達到UL-94 V0級別,同時熱變形溫度保持在140℃。
北京理工大學
2023-05-09