磷硅雜化阻燃劑的制備及性能研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，高分子材料中的阻燃要求越來越受到人們的關(guān)注。阻燃劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計對于阻燃劑的阻燃性能往往有著決定性影響。近幾十年來，含磷阻燃劑逐漸成為阻燃劑發(fā)展中的重要組成部份，其阻燃機(jī)理為通過燃燒過程中分解生成磷酸和聚磷酸等，促進(jìn)聚合物進(jìn)行脫水反應(yīng)，形成具有隔熱、隔氣的炭層，從而延緩甚至阻止聚合物進(jìn)一步燃燒。然而，目前很多含磷阻燃劑的阻燃性能仍不夠理想，在使用過程中需要大量添加方能達(dá)到阻燃要求。這與含磷阻燃劑催化形成的炭層不夠穩(wěn)定有

2、關(guān)。近年來，磷硅雜化阻燃劑受到人們關(guān)注。研究表明，在含磷阻燃劑中引入含硅基團(tuán)能夠在炭層表面形成二氧化硅無機(jī)層，大大提高炭層強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而提高阻燃性能?；谝陨纤悸?，本文設(shè)計合成了幾種新型磷硅雜化阻燃劑，通過在結(jié)構(gòu)中引入剛性苯基基團(tuán)同時形成聚合結(jié)構(gòu)來提高成炭率以及阻燃性能。另外利用含硅廢棄物，通過簡單的合成方法生成了磷硅雜化阻燃劑，環(huán)保和成本優(yōu)勢顯著，同時阻燃性能良好，有望有效地部分替代現(xiàn)有多種含磷阻燃劑。論文主要工作如下：
　

3、　 通過3，9-二氯-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷螺環(huán)-3，9-二氧[5.5]十一烷(SPDPC)與二苯基硅二醇(DPSD)間的縮聚，合成出具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合型磷硅雜化阻燃劑(SDPS)。并將SDPS與聚丙烯共混制備了一系列復(fù)合材料。極限氧指數(shù)測試結(jié)果表明當(dāng)22.5％的SDPS和7.5％三聚氰胺磷酸鹽(MP)用于聚丙烯的阻燃，其極限氧指數(shù)達(dá)到了34.0％。垂直燃燒實(shí)驗表明該材料實(shí)現(xiàn)了快速自熄，自熄時間在兩秒以內(nèi)，燃燒后生成的

4、炭層較為穩(wěn)定。熱重分析表明引入SDPS后能夠有效地提高聚丙烯成炭率。熱重紅外分析和碳層掃描電鏡圖片進(jìn)一步揭示了SDPS阻燃主要表現(xiàn)為膨脹阻燃機(jī)理，同時燃燒過程中形成的炭層對材料的阻燃能力起到了關(guān)鍵作用。該碳層能有效地阻止熱量向材料內(nèi)部的傳遞，從而阻止或者減緩材料的熱分解。對比磷類阻燃復(fù)合材料和磷硅雜化阻燃復(fù)合材料燃燒形成的碳層在氣流擾動下的穩(wěn)定性可以發(fā)現(xiàn)，磷硅雜化阻燃劑能催化形成穩(wěn)定的碳層結(jié)構(gòu)，這有可能得益于二氧化硅對于碳層的增強(qiáng)作用。

5、
　　 基于磷硅雜化阻燃劑的優(yōu)良性能，采用硅化工中常見的廢棄有機(jī)硅化合物為原料，通過親和取代反應(yīng)，在有機(jī)硅化合物CxHySizCln上取代多個1-氧代-4-羥甲基-2，6，7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)(2.2.2.)辛烷(PEPA)，合成了新型磷硅雜化阻燃劑(SPH)。將SPH與MP和季戊四醇(PER)復(fù)配，復(fù)配阻燃聚丙烯研究結(jié)果表明，在相同阻燃劑用量條件下，PP/SPH/MP/PER與PP/MP/PER的阻燃性能一致。而SPH在阻