【摘要】 热重红外联用(TG-IR)技术揭示新型磷系阻燃单体TGMAP热降解三阶段特性，阐明其气相阻燃与成炭机制，为UV固化防火涂层提供解决方案。残炭率达36.3%。

光聚合树脂凭借环保高效的优势，正逐步取代传统溶剂型涂料，广泛应用于涂料工业、微电子及印刷领域。但其易燃性限制了在防火安全要求严苛场景的应用。传统物理共混阻燃剂虽能提升耐火性，却存在添加量高、影响UV固化透明度等问题。为此，化学键合型阻燃单体成为突破方向——将阻燃单元直接嵌入聚合物主链，实现高效阻燃与材料性能的平衡。

 

创新单体设计：环保高效成关键

含磷化合物因环境友好特性成为阻燃剂研发热点。其作用机制独树一帜：既可通过捕获自由基中断燃烧链式反应，又能促进成炭形成隔热保护层。本文创新合成基于磷酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的阻燃单体TGMAP，较传统三(丙烯酰氧乙基)磷酸盐（TAEP）工艺更安全——无氯化氢副产物，原料易得且合成路径简化。

 

TG-IR技术揭示热降解全周期

通过热重-红外联用技术（TG-IR）对UV固化TGMAP涂层进行动态监测（图：TG-IR联用仪工作原理示意图，alt="热重分析仪与红外光谱仪联用系统"），发现材料呈现三阶段降解特征：

1.磷酸盐分解阶段​（200-300℃）：阻燃单元率先分解发挥气相阻燃效应

2.​脂肪链热裂解阶段​（300-450℃）：释放烷烃、羧酸等挥发物（图：红外光谱挥发性产物图谱，alt="TG-IR检测到的热解气体红外特征峰"）

3.​炭层结构重整阶段​（450-600℃）：不稳定炭结构降解，最终残炭率达36.3%

 

挥发物组分精准溯源

红外光谱数据表明，热解气体包含CO、CO₂、水蒸气、酸酐及芳香化合物。其中含磷挥发物在初期低温区出现，证实其早于主链分解形成自由基屏障，为阻燃机制提供直接证据（图：三阶段热失重曲线图，alt="TGMAP涂层三阶段热重分解曲线"）。

 

应用前景与价值

本研究通过TG-IR技术阐明磷系单体的凝聚相/气相协同阻燃机制，为UV固化阻燃涂料开发提供新思路。TGMAP单体兼具合成环保性、高残炭率与加工兼容性，在电子封装、航空航天涂层领域潜力显著。

 

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