Vanillin-derived High-performance Flame Retardant Epoxy Resins: Facile Synthesis and Properties
Sheng Wang, Songqi Ma,* Chenxiang Xu, Yuan Liu, Jinyue Dai, Zongbao Wang, Xiaoqing Liu, Jing Chen, Xiaobin Shen, Jingjing Wei, and Jin Zhu *
以第二大天然可再生資源木質(zhì)素的平臺(tái)化合物香草醛為原料，給合綠色的有機(jī)磷化合物，制備了香草醛基含磷自阻燃環(huán)氧樹(shù)脂?？朔饲叭艘韵悴萑┲苽洵h(huán)氧之前需將香草醛還原成香草醇或氧化成香草酸等需使用大量有毒有害還原劑和氧化劑的問(wèn)題，采用綠色的一鍋法將香草醛通過(guò)二元胺偶合同時(shí)與含磷化合物進(jìn)行加成，以高產(chǎn)率（～93.3%）得到含磷香草醛基雙酚，進(jìn)而與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，得到了香草醛基含磷自阻燃環(huán)氧樹(shù)脂。此類環(huán)氧樹(shù)脂固化后，表現(xiàn)出很高的Tg（～214 °C），拉伸強(qiáng)度（～80 MPa）和模量（～2709 MPa），遠(yuǎn)高于同樣條件下測(cè)得的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂（陶氏DER331）的Tg（166 °C），拉伸強(qiáng)度（76 MPa）和模量（1893 MPa）。阻燃性能優(yōu)異，得到的兩種生物基環(huán)氧都達(dá)到了UL-94 V0工業(yè)阻燃級(jí)別，有限氧指數(shù)達(dá)到了～32.8 %；同時(shí)該類環(huán)氧樹(shù)脂在燃燒實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有黑煙產(chǎn)生，而雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂會(huì)產(chǎn)生大量黑煙。通過(guò)熱失重實(shí)驗(yàn)及對(duì)阻燃實(shí)驗(yàn)后炭層形貌及結(jié)構(gòu)成分分析發(fā)現(xiàn)，其優(yōu)異阻燃性的原因主要是：該類環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的膨脹成炭能力，同時(shí)形成的炭層非常致密，可以起到非常好的隔熱隔氧作用，從而防止內(nèi)部材料的進(jìn)一步燃燒。
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