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不饱和聚酯(UPR)具有成本低廉、易加工、优异的机械性能和耐腐蚀性能等优点,广泛应用于船舶、建筑、汽车以及电子电器等行业。但不饱和聚酯材料易燃,限制了其广泛应用。膨胀型阻燃剂(IFR)可以有效提高不饱和聚酯阻燃性能,但绝大多数膨胀阻燃体系为多组分,各组分难以均匀分散,相互间的协同阻燃作用需进一步提高。单组分膨胀阻燃剂将各组分引入到同一分子中,相互间能更好的发挥协同阻燃作用,有望赋予不饱和树脂更优异的阻燃性能。本论文以甲基膦酸和三聚氰胺为原料,首先合成了聚甲基膦酸三聚氰胺盐(MMP),通过傅里叶红外光谱,核磁共振谱测试对其结构进行了表征。通过热重分析测试表明,MMP的起始热分解温度为228℃,在800℃时的残炭量为41.2 wt%,表明合成的阻燃剂具有优异的热稳定性和成炭性能。将MMP添加到不饱和树脂中,当阻燃剂添加量为21 wt%时,材料通过了 UL-94 V-0级,极限氧指数(LOI)值为38.5%,与之前的文献报道研究结果相比,MMP对不饱和树脂材料具有更高的阻燃效率。锥形量热(CONE)测试表明,与纯不饱和聚酯材料相比,MMP的加入使得不饱和聚酯材料的热释放速率(HRR)、热释放总量(THR)及烟释放等参数得到了明显降低,燃烧后的残余质量得到提高。燃烧过程中在阻燃不饱和树脂材料表面形成了连续、膨胀、致密且部分石墨化的炭层,炭层具有很好的强度和热稳定性,在燃烧过程中能有效的阻隔燃烧区域和炭层内部间的热重及可燃烧的传递,从而有效抑制了材料的燃烧强度。通过热裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)对阻燃剂及材料的热裂解产物分析表明,阻燃剂在热裂解过程中产生了含膦氧自由基的化合物,能有效捕捉不饱和树脂在热解过程中产生的自由基,从而阻断材料的自由基链式反应,在气相中发挥阻燃作用,因此MMP赋予了不饱和聚酯材料优异的阻燃性能。同时,将自制的单组份膨胀阻燃剂聚甲基膦酸哌嗪新戊二醇酯(PPMPNG)用于制备阻燃不饱和树脂材料。当阻燃剂添加量仅15 wt%时,材料通过了 UL-94 V-0级,LOI值为32.1%,表现了非常好的阻燃效率。Py-GC-MS测试表明,该阻燃剂在加热条件下分解产生含膦氧的化合物,同时在阻燃不饱和树脂的热裂解产物中检测出了一定量的膦氧化合物的衍生物,为膦氧自由基与不饱和树脂分解产物间的反应产物,表明该阻燃剂在气相中能有效捕捉树脂产生的自由基,从而发挥气相阻燃作用。CONE测试表明,PPMPNG在气相和凝聚相中都发挥了良好的阻燃作用,材料的燃烧强度得到了有效降解,燃烧后残余物明显增加。与纯不饱和树脂材料相比,阻燃不饱和树脂的HRR和THR等参数都得到了有效的降低。燃烧后的炭层分析表明,燃烧过程中在材料的表面形成了高质量的、部分石墨化的炭层,有效抑制了炭层内部材料的降解和燃烧,从而有效提高了不饱和树脂材料的阻燃性能。