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大多数高分子材料易燃及离火后持续燃烧、容易引发火灾,这一缺点使其在应用过程中存在着极大的安全隐患,严重威胁人民群众生命和财产安全。尼龙6(PA6)具有良好的综合性能,用途广泛。PA6自身阻燃能力有限,其氧指数(LOI)只有22%,UL94等级为V-2级。传统的卤素阻燃改性给于PA6高效的阻燃性能,但燃烧时释放出大量的烟雾和毒气,许多火灾场合人们更是被熏死。随着欧盟RoHS指令的颁布实施和人们环保意识的加强,开发新型无卤阻燃PA6是防止和减少火灾事故的战略性措施之一,具有重要的理论和实际意义。9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)作为一种重要的有机磷阻燃剂中间体而备受关注,环状结构使其具有更好的热稳定性和化学稳定性。有机磷系阻燃剂可以在燃烧过程中分解生成包括PO自由基的气态产物,可以捕获自由基,分解产物聚偏磷酸还可以使聚合物脱水而炭化,促进成炭;硅系阻燃剂在燃烧过程中可以迁移至表面,形成隔热隔氧的保护层;硼系阻燃剂在燃烧过程中可以促进成炭,并且防止炭层进一步被氧化。本文以DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基二甲氧基硅烷(WD23)、硼酸(B(OH)3)为原料,合成了一种同时含有磷、硼、硅三种阻燃元素的分子内协同阻燃剂DOPO-硼硅氧烷(DOPO-BSi),收率为83%,并通过相应测试方法表征了其化学结构和性能。DOPO-BSi的热稳定性较好,在氮气气氛下起始分解温度为300.6℃,800℃下残炭为40.5%,可溶可熔,熔融温度为156℃左右,可溶于乙醇。将DOPO-BSi单独用于PA6的阻燃,可以明显改善PA6的阻燃性能。当DOPO-BSi的添加量为30wt%时,阻燃PA6可以通过UL94V-0级。DOPO-BSi的加入能有效的延长阻燃PA6的点燃时间,降低燃烧过程中的热释放总量及热释放速率峰值;同时通过观察锥形量热测试后残炭形貌,发现DOPO-BSi表现出很好的促进成炭的作用,特别是硼元素的加入,有效地提高了炭层的质量。阻燃剂DOPO-BSi的阻燃机理主要为凝聚相阻燃机理,更多的表现在促进成炭的作用上。将阻燃剂DOPO-BSi与扩链剂DOPO-席夫碱二苯酚环氧丙基醚(P-PAP-EP)复配用于PA6的阻燃改性中,后者进一步促进前者的阻燃效果。当DOPO-BSi的用量为20wt%,P-PAP-EP的用量为2wt%时,阻燃PA6体系可以达到UL94V-0级,残炭量比单独使用阻燃剂DOPO-BSi有所增加,而且残炭形貌更加紧密,结构连续致密,形成玻璃态膨胀型阻隔炭层。扩链剂P-PAP-EP的加入使阻燃PA6体系的热降解提前,改善了阻燃剂DOPO-BSi与PA6的相容性,提高了阻燃PA6的力学性能。