阻燃(五)耐高温及阻燃2

* 来源 : * 作者 : * 发表时间 : 2020-11-16 14:14:59 * 浏览 : 15
      环氧树脂具有优良的化学稳定性、尺寸稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性,可广泛应用于化工、轻工、机械、电子和宇航等各个领域。但是通用环氧树脂的氧指数仅为19.8、属易燃材料,因此开发具有阻燃性且不含卤素的,含磷环氧树脂及其固化体系,是电子化学材料领域中一个重要课题。在环氧树脂分子骨架中磷元素含量超过1%,且配合使用特定的固化剂,就能够使固化体系的阻燃性满足电器产品使用的国际标准UL94V-0级。改善环氧树脂阻燃性能最常用的方法,是加入一定的阻燃剂——使环氧树脂具有难燃性和自熄性。目前阻燃环氧树脂普遍使用的是,反应型阻燃剂四溴双酚A等含卤阻燃剂。自欧盟2003年2月颁布了关于《限制有害物质指令》(RoHS)之后,含溴阻燃剂的使用受到了很大的冲击。同时目前多数无卤阻燃环氧树脂材料,使用的是燃烧时几乎不产生有害气体的磷系阻燃剂。但是磷系阻燃剂在室温下多为液态,发烟量大且本身有毒性,能从废料中泄漏出去;而且磷系阻燃剂在使用过程中,存在着污染保护电子元器件的可能性,会降低环氧塑封料的耐湿性以及可加工性等;红磷类阻燃剂在成型时还会产生红磷分解气体,它们在使用和废弃后都对生态环境和人类环境有不良影响。

Chin-LunsChians等人用双酚A和四乙氧基硅烷通过溶液凝胶过程合成一种有机-无机混合物。溶胶~凝胶法能成功地把硅和磷与环氧交联网络结合在一起,从而提高其阻燃性能。改性后的环氧树脂体系起始失重温度降低(含磷组分分解),但是氮氛下高温残碳率增加明显,在600℃和800℃时分别为36%和31%(未改性的只有19%和14.8%),LOI值从24提高到32。

 

 

ChuanShaoWu通过马来酰亚胺固化磷/氮和硅/氮环氧树脂体系,并用热分析法对其热稳定性进行了较详细的研究。研究表明,在氮氛中,所有含磷的环氧树脂的起始分解温度都较不含磷的低,因为含磷基团在较低的温度下分解,相比较,含硅和马来酰亚胺基团并没有改变环氧树脂的起始分解温度(IDT)。另一方面,禽硅基团的引入大大提高了完全分解温度(IPDT),对于双酚A型环氧树脂体系(BE188),其IPDT随着硅含量的增加而升高。对于甲酚甲醛型酚醛环氧树脂体系(CNE200),IPDT随着硅含量的增加而降低,原因可能是挥发性的三苯基硅氧烷基团的引入造成的。

另外,磷和马来酰亚胺基团的引入增加了有机物含量,降低了IPDT。苯酚甲醛型酚醛捌脂(PFN)的固化物在800℃的残碳率高达50.5%,IPDT可达到1769.6℃,可用作耐高温结构材料。在空气中,IDT变化小大,但是IPDT有较大的变化,磷组分的加入提高了IPDT,此结果恰好和氮氛中相反,因为磷可在高温时形成残碳层,延缓其继续燃烧过程。

(五)马来酰亚胺改性

马来酰亚胺可以提高树脂的耐高温性能,改性的途径有用聚双马来酰亚胺和环氧树脂反应交联形成互穿网络(IPN),用含酰亚胺基团的固化剂固化环氧树脂,用热塑性的聚酰亚胺或聚酰亚胺官能团和环氧树脂共混等3种。这些方法的主要缺点是酰亚胺组分和环氧树脂的相容性差,加工成型比较困难。另一方向,把酰亚胺基团引入环氧树脂主链上的工作是现在研究的热门领域。