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膨胀型阻燃剂(IFR)在受热时能够发泡膨胀形成隔热隔氧的多孔炭质泡沫层,具有良好的阻燃效果,是目前的研究热点。本文选用星形多羟基醇、甲基环膦酸酐、金属盐等为原料合成出了一系列未见文献报道的具有星形结构的含酯基的烷基次膦酸盐类(M(CP)),通过核磁(1H-NMR和31P-NMR)、红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)手段对产物结构及性能进行了表征。将M(CP)作为IFR的酸源和炭源,配合气源三聚氰胺氰脲酸盐(MC)或三聚氰胺多聚磷酸盐(MPOP)应用于热塑性材料聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和热塑性聚酯弹性体(TPEE)中,根据配方设计得到不同配方的阻燃复合材料,通过氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL94)确定阻燃的最佳配方;通过热重分析(TG)、热释放速率测试分析(HRR)、热重红外联用分析(TG-FTIR)、扫描电镜分析(SEM)、X射线能谱分析(EDX)等手段考查复合材料的阻燃机理;通过示差扫描量热测试(DSC)、材料冲击拉伸测试考查复合材料的机械性能。结果表明:星形烷基次膦酸盐的初始分解温度为350℃以上,是一种良好的成炭剂,有利于复合材料燃烧成炭,加入气源MC或MPOP后所形成的膨胀体系有效解决了PBT和TPEE燃烧时出现滴落的现象。形成的多孔膨胀碳层降低了复合材料的热释放速率减缓了热分解过程,SEM-EDX分析表明,复合材料的阻燃机理以凝聚相为主。DSC及力学性能测试表明,阻燃剂对复合材料的熔融温度没有影响,但会使结晶温度略有升高,弯曲强度、拉伸强度、冲击强度随着添加量的增加有所下降。综合比较得出星形烷基次膦酸盐Al(CP)阻燃PBT的最佳配方为:PBT:83%,AlCP:13%,MC:4%。星形烷基次膦酸盐Al(PCP)阻燃TPEE的配方为:TPEE:72%,Al(PCP):25%,MPOP:3%。综上所述:星形烷基次膦酸盐含有的丰富的炭源和酸源,配合气源组成的IFR具有良好的热稳定性和相容性,使用时,三源之间配比调节灵活,能够有效提升IFR的应用范围和应用效果,是一种应用领域广、环境友好的新型高效阻燃剂。