生物基DOPO衍生物协同提升环氧树脂阻燃性与力学性能的创新研究

《Journal of Polymer Science》：Synthesis and Application of Bio-Based DOPO Derivatives for Enhancing Flame Retardancy and Mechanical Properties of Epoxy Resin

本研究针对环氧树脂易燃且燃烧释放有毒烟雾的行业难题，由科研团队通过香草醛、5-氨基-1H-四唑与DOPO合成新型生物基阻燃剂DAVN。实验表明，添加6 wt.% DAVN的环氧树脂复合材料极限氧指数(LOI)达32.6%，通过UL-94V-0标准，热释放峰值(PHRR)和总烟产量(TSP)分别降低49.3%与35.1%，同时拉伸强度提升7.1%。该研究为高性能环保阻燃材料开发提供了新策略。

　　

环氧树脂（EP）在工业领域应用广泛，但其易燃性和燃烧毒性烟雾释放问题制约了发展。生物基阻燃剂凭借独特分子结构展现出高效阻燃潜力。本研究以香草醛、5-氨基-1H-四唑和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）为原料，成功制备新型阻燃剂DAVN。当添加6 wt.% DAVN至EP时，复合材料在700°C下残炭量达19.9%，极限氧指数（LOI）提升至32.6%，并通过UL-94V-0阻燃等级。与纯EP相比，峰值热释放速率（PHRR）、总热释放量（THR）、总烟产量（TSP）及烟生成速率（SPR）分别下降49.3%、44.7%、35.1%和35.1%。该阻燃机制源于DAVN分解产生的多磷酸酯促进EP交联成炭，形成致密炭层抑制热烟扩散，同时燃烧气态产物稀释可燃气体。此外，DAVN还显著增强EP的力学性能，使其拉伸强度提高7.1%。本研究为开发高性能阻燃环氧树脂复合材料提供了重要参考。