苯环双面效应：聚磷腈共价三嗪阻燃剂在环氧树脂中的高效阻燃机制与性能优化

环氧树脂(EP)的高易燃性长期制约其应用，传统阻燃剂存在效率低、环境危害等问题。南京工业大学团队通过沉淀聚合法合成四种聚磷腈共价三嗪(PCT)阻燃剂（MTP/B-MTP/CTP/B-CTP），首次揭示苯环在阻燃性能中的双面作用机制。3 wt% B-MTP使EP的800°C残炭量提升，p-HRR和THR分别降低40.2%和28.8%，通过TG-FTIR/XPS/Raman阐明气相-凝聚相协同阻燃路径，为高效PCT阻燃剂设计提供理论支撑。

　　

环氧树脂（EP）作为热固性材料的"全能选手"，在电子封装、航空航天等领域大显身手，却因分子中潜伏的易燃有机基团成为火灾隐患。传统卤系阻燃剂虽效果显著，但其环境毒性如同"双刃剑"，迫使研究者转向磷氮协同体系。聚磷腈共价三嗪（PCT）阻燃剂凭借六氯环三磷腈（HCCP）的活性P-Cl键与三嗪环的"强强联合"，成为阻燃领域新星，但苯环结构对性能的影响机制始终是未解之谜。

南京工业大学研究团队在《Polymer Degradation and Stability》发表的研究中，通过沉淀聚合法设计出四种PCT阻燃剂：以氰尿酸（CA）为单体的CTP、引入苯环的B-CTP、以三聚氰胺为单体的MTP及苯环修饰的B-MTP。采用TG-FTIR（热重-红外联用）、XPS（X射线光电子能谱）和Raman（拉曼光谱）解析燃烧行为，发现3 wt% B-MTP可使EP复合材料在800°C残炭量显著增加，峰值热释放速率（p-HRR）和总热释放（THR）分别骤降40.2%和28.8%，火灾增长指数（FGI）降幅达64.9%。

材料表征
FT-IR谱图中1701 cm^-1（三嗪骨架）和1225 cm^-1（P=N键）特征峰证实PCT成功合成。XPS显示B-MTP的C=O含量（288.2 eV）比MTP低15.7%，预示苯环延缓了酯键断裂。

热行为分析
TG曲线显示B-MTP/EP在800°C残炭量达28.6%，较纯EP提升156%。微商热重（DTG）最大分解温度推迟12°C，归因于苯环增强的π-π堆积作用。

阻燃机制
拉曼光谱中1360 cm^-1（D带）与1580 cm^-1（G带）强度比揭示B-MTP促进石墨化炭层形成。TG-FTIR检测到苯环修饰样品延迟释放NH₃和H₂O等不燃气体，证实"气相阻燃时钟"效应。

该研究首次阐明苯环在PCT中的双面作用：在MTP体系中，苯环通过物理屏障作用提升炭层质量；而在CTP体系中，苯环过度稳定结构反而抑制阻燃气体释放。这种"时空调控"机制为设计高效阻燃剂提供新思路，国家自然科学基金（22271207）和江苏省高校优先发展项目（PAPD）资助的这项成果，已申请专利保护。