本文通过取代、还原及缩合反应,将环保高效的膦腈化合物引入到环氧树脂分子链中,合成出一种新型的无卤阻燃膦腈型环氧树脂。用4-羟基苯甲醛（p-HBA）取代六氯环三膦腈（P3N3Cl6）上的氯原子,再将醛基还原,合成了六（4-羟基亚甲基苯氧基）环三膦腈（PN-OH）。并用元素分析,31p和1H核磁共振（NMR）和傅里叶红外光谱（FTIR）确定了其化学结构。PN-OH与双酚A缩水甘油醚（DGEBA）在三苯基膦（Ph3P）作催化剂的条件下反应,合成了一种新型的膦腈型环氧树脂（PN-EP）,用FTIR、凝胶渗透色谱（GPC）表征其化学结构,用盐酸/丙酮环氧滴定法测定其环氧当量（EEW）。使用N,N’-二氨基二苯甲烷（DDM）、双氰胺（DICY）、热塑性酚醛树脂（Novolak）和均苯四甲酸二酐（PMDA）四种固化剂,对合成的PN-EP进行固化,得到四种固化物,用DSC研究体系的固化反应活性和固化物的玻璃化转变温度（Tg）。结果表明,固化剂的反应活性顺序为DDM＜PMDA＜Novolak＜DICY。四种PN-EP固化物的Tg均大于130℃,且高于相应的DGEBA固化物的Tg。用热重分析（TGA）研究固化物的热稳定性。结果表明,PN-EP固化物的最快失重温度和成炭率较DGEBA固化物有显著提高。固化物的热稳定性和成炭率顺序分别为PN-EP/PMDA＜PN-EP/DDM＜PN-EP/DICY＜PN-EP/Novolak和PN-EP/DDM＜PN-EP/DICY＜PN-EP/PMDA＜PN-EP/Novolak。对热重分析后的残炭进行红外分析。结果表明,其主要成分是磷的氮氧化合物和芳环的交联网状结构。用UL94水平燃烧实验、垂直燃烧实验和极限氧指数（LOI）法研究四种固化物的阻燃性。结果表明,四种PN-EP固化物均表现出优异的阻燃性。其中,PN-EP/DDM固化物达UL94 V-1级,极限氧指数为28.5%;而使用Novolak,DICY,PMDA的PN-EP固化物均可达到UL94 V-0级,极限氧指数在30%以上。这种环境友好的无卤阻燃环氧树脂在电子电工领域有广泛的潜在应用。
第一章 绪论 17-41
    1.1 无卤阻燃环氧树脂研究进展 18-35
        1.1.1 无卤阻燃添加剂 18-21
            1.1.1.1 铝/镁系阻燃剂 18-19
            1.1.1.2 锑系阻燃剂 19
            1.1.1.3 磷系阻燃剂 19-20
            1.1.1.4 硅系阻燃剂 20-21
            1.1.1.5 氮系阻燃剂 21
        1.1.2 无卤阻燃固化剂 21-24
        1.1.3 无卤自阻燃环氧树脂 24-35
            1.1.3.1 本质阻燃环氧树脂 25-27
            1.1.3.2 含氮阻燃环氧树脂 27-28
            1.1.3.3 含磷阻燃环氧树脂 28-33
            1.1.3.4 含硅阻燃环氧树脂 33-35
    1.2 膦腈化合物 35-39
    1.3 选题目的及意义 39-41
第二章 实验部分 41-47
    2.1 原料及试剂 41-42
    2.2 合成与制备 42-43
        2.2.1 六(4-醛基苯氧基)环三膦腈的合成 42
        2.2.2 六(4-羟基亚甲基苯氧基)环三膦腈的合成 42
        2.2.3 膦腈型环氧树脂的合成 42
        2.2.4 膦腈型环氧树脂的固化 42-43
    2.3 测试及表征 43-47
        2.3.1 元素分析 43
        2.3.2 核磁共振 43
        2.3.3 傅里叶红外光谱 43
        2.3.4 凝胶渗透色谱 43
        2.3.5 环氧当量滴定 43-44
        2.3.6 差示扫描量热 44
        2.3.7 热重分析 44
        2.3.8 极限氧指数 44-45
        2.3.9 水平燃烧实验 45
        2.3.10 垂直燃烧实验 45-47
第三章 结果与讨论 47-75
    3.1 六氯环三膦腈的结构 48-49
    3.2 六(4-醛基苯氧基)环三膦腈的合成及结构表征 49-54
        3.2.1 六(4-醛基苯氧基)环三膦腈的合成 49-50
        3.2.2 六(4-醛基苯氧基)环三膦腈的结构表征 50-54
            3.2.2.1 元素分析 51
            3.2.2.2 核磁共振分析 51-53
            3.2.2.3 傅里叶红外光谱分析 53-54
    3.3 六(4-羟基亚甲基苯氧基)环三膦腈的合成及结构表征 54-59
        3.3.1 六(4-羟基亚甲基苯氧基)环三膦腈的合成 54-55
        3.3.2 六(4-羟基亚甲基苯氧基)环三膦腈的结构表征 55-59
            3.3.2.1 元素分析 55-56
            3.3.2.2 核磁共振分析 56-57
            3.3.2.3 傅里叶红外光谱分析 57-59
    3.4 膦腈型环氧树脂的合成及结构表征 59-66
        3.4.1 膦腈型环氧树脂的合成 59
        3.4.2 膦腈型环氧树脂的结构表征 59-66
            3.4.2.1 环氧当量与磷、氮含量 59-62
            3.4.2.2 傅里叶红外光谱分析 62-64
            3.4.2.3 凝胶渗透色谱分析 64-66
    3.5 膦腈型环氧树脂的固化及性能表征 66-75
        3.5.1 固化反应活性 66-68
        3.5.2 热稳定性 68-72
        3.5.3 阻燃性 72
        3.5.4 阻燃机理研究 72-75
            3.5.4.1 气相阻燃机理 73
            3.5.4.2 凝聚相阻燃机理 73
            3.5.4.3 磷-氮协同效应 73-75
第四章 结论及下一步工作 75-77
    4.1 结论 75-76
    4.2 下一步工作 76-77