该论文由清源创新实验室电子专用化学品科研团队成员、福州大学化工学院硕士研究生罗洋为第一作者，通讯作者为清源创新实验室电子专用化学品科研团队负责人、福州大学化工学院侯琳熙教授和肖龙强副教授。该研究工作开发了一种用于环氧树脂阻燃的高效阻燃剂，相关成果以“Multi-DOPO-based derivative for enhancing flame retardancy and mechanical properties of epoxy resin”为题发表在《Progress in Organic Coatings》期刊上。

图1 EP/DZH体系的燃烧行为

 环氧树脂是一类重要的多功能热固性聚合物材料，由于其在力学性能、电绝缘性能、粘合强度和耐化学性能等众多方面的优势，因而被广泛应用于电子电器、车辆工业、建筑材料和航空航天制造等领域。然而，环氧树脂的高度易燃极大地限制了其应用范围。而且在环氧树脂中实现阻燃性和整体性能之间的平衡仍然是一项重大挑战。 在本项工作中，采用简单的一锅法成功合成了一种新型的多DOPO基反应型阻燃剂（DZH），并将其用作DDM的共固化剂。实验结果表明，DZH的引入不仅使固化反应活化能降低，还显著促进了高温条件下残炭的生成。值得一提的是，EP/DZH体系在适量添加下，阻燃性和力学性都有显著提升。以5 wt%（磷含量：0.525 wt%）添加为例，EP/DZH-5的LOI值从EP基质的24.4%增加到了35.3%，成功达到UL-94的V-0评级。同时，EP/DZH-5的pHRR减少了44.1%，SPR也下降了24.3%。EP/DZH体系卓越的阻燃性能归功于其在气相和冷凝相中表现出的双重阻燃机制。此外，大量刚性磷杂菲基团的存在与苯环之间的π-π相互作用，使EP/DZH-3的拉伸强度和拉伸模量分别从79.5 MPa提高到91.0 MPa和从1.26 GPa增至1.76 GPa。这种基于多DOPO的阻燃剂应用为开发低添加量水平的高性能环氧树脂提供了一种很有前途的解决方案。

图2 EP/DZH体系的阻燃机理

图3 EP/DZH体系的力学性能

该工作得到国家自然科学基金、清源创新实验室重点项目和福州大学“111”计划的资助。