含磷、氮阻燃劑的合成及無鹵阻燃PBT的研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有良好的力學(xué)性能和電性能且吸水率低，在較高溫度下依然能保持其機(jī)械性能穩(wěn)定，使其在汽車零部件、光纖電纜和電子電器中等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于純PBT存在阻燃性較差的缺點(diǎn)，燃燒過程中還存在熔融滴落，因此需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性以滿足更加嚴(yán)苛的應(yīng)用要求。傳統(tǒng)含鹵素阻燃劑雖然效果好，可是被引燃后會(huì)產(chǎn)成有毒物質(zhì)，使用范圍受到限制。建立新型無鹵、具有產(chǎn)業(yè)化潛力的PBT阻燃體系已成為科研工作者關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一。
　

2、　本文以常見工業(yè)原料亞磷酸二乙酯、9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)和4，4'-二氨基二苯甲烷(DDM)作為反應(yīng)物，制備出兩種含磷、氮元素的磷酰胺類化合物DDMDEP和DDMDOPO，并將其用于PBT樹脂的阻燃改性研究，探究了自制的磷酰胺化合物在不同添加量下對(duì)材料性能的影響。通過引入DDMDEP，制備了DDMDEP和AlPi復(fù)配改性PBT材料，探究了DDMDEP和AlPi比例對(duì)PBT各項(xiàng)性能的影響。本文具體

3、工作內(nèi)容如下:
　　1.通過Atherton-Todd反應(yīng)，制備出兩種磷酰胺類化合物DDMDEP和DDMDOPO，產(chǎn)率分別為89％和72％。通過紅外光譜(FTIR)、核磁共振波譜(1H-NMR和31P-NMR)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)等分析手段對(duì)其進(jìn)行表征，確定了化學(xué)結(jié)構(gòu)。TGA測(cè)試表明，DDMDEP和DDMDOPO在PBT的加工溫度下能保持化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
　　2.以DDMDEP作為PBT的改性劑，設(shè)計(jì)了DDMDE

4、P/PBT阻燃體系，并研究了DDMDEP對(duì)PBT熱性能、阻燃性能和力學(xué)性能的影響。TGA測(cè)試表明，引入DDMDEP對(duì)PBT樹脂的熱穩(wěn)定性影響較大，添加15％的DDMDEP將使材料的Td（初始降解溫度）下降到317℃，Tmax（最大熱降解溫度）下降到373℃。DDMDEP對(duì)提高PBT氧指數(shù)幫助不大，卻能大大提高了PBT成炭率，15％添加量的DDMDEP改性后的PBT成炭率是改性前的2.3倍。從炭層的SEM圖中看出，DDMDEP促使PBT形

5、成外部致密，內(nèi)部多孔的炭層結(jié)構(gòu)，在PBT降解過程同時(shí)發(fā)揮氣相和凝聚相的阻燃作用，僅需添加6％的DDMDEP就能解決PBT樹脂的熔滴問題。PBT基體在引入DDMDEP后，體系脆性提高，各項(xiàng)力學(xué)性能均有不同程度的降低，但是降幅都不大。
　　3.制備了DDMDOPO阻燃改性的PBT樹脂，研究了DDMDOPO在不同添加量下對(duì)PBT基體熱性能、阻燃性能和力學(xué)性能的影響。DDMDOPO對(duì)PBT基體的熱穩(wěn)定性影響較小，15％添加量DDMDOPO

6、改性的PBT材料的Tmax和純PBT樹脂相當(dāng)，但氧指數(shù)卻有顯著的提高，達(dá)到35.3％。氧指數(shù)結(jié)果和殘?zhí)康腟EM形貌表明，DDMDOPO在PBT基體中主要通過氣相發(fā)揮阻燃效果，其改性的PBT樹脂成炭率較低，在燃燒過程中存在熔滴現(xiàn)象，垂直燃燒等級(jí)僅能達(dá)到Ⅴ-1級(jí)。DDMDOPO由于分子剛性較大，和PBT基體間的相容性不佳，DDMDOPO/PBT體系的各項(xiàng)力學(xué)性能比純PBT下降較多。
　　4.研究了商業(yè)化阻燃劑AlPi對(duì)PBT性能的影響

7、。研究表明，AlPi對(duì)PBT有較好的阻燃效果，但是改性后的PBT樹脂成炭率不高、炭層不連續(xù)，存在熔滴現(xiàn)象，阻燃等級(jí)達(dá)不到Ⅴ-0級(jí)。我們?cè)贏lPi/PBT阻燃體系的基礎(chǔ)上，引入促進(jìn)成炭的DDMDEP阻燃劑，制備了DDMDEP和AlPi復(fù)配改性PBT。研究結(jié)果表明，添加總量為15％時(shí)，DDMDEP含量提高，PBT的氧指數(shù)降低，但體系具有更好的成炭行為和更高的殘?zhí)柯?。?dāng)DDMDEP/AlPi比例為1∶4時(shí)，改性PBT樹脂的氧指數(shù)達(dá)到29.4％