新型磷硼復(fù)合阻燃劑的研制及應(yīng)用研究.pdf

1、磷系阻燃劑具有阻燃性能優(yōu)良,品種繁多等優(yōu)點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無鹵化的主要途徑,并被廣泛使用,其中磷酸酯類阻燃劑的熱穩(wěn)定性和配伍性優(yōu)良。但磷系系阻燃劑存在發(fā)煙量大、毒性偏大等缺點(diǎn),因而其應(yīng)用受到了一定的限制。近年來,隨著人們環(huán)境意識的不斷增強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)的日趨完善,有機(jī)硼阻燃劑以其無毒、無腐蝕、殺菌和抑煙等特性正越來越多地引起人們的關(guān)注,但其阻燃效果和水解穩(wěn)定性一般較磷系阻燃劑差。因此,開發(fā)適用于紡織領(lǐng)域的磷硼復(fù)合阻燃劑,結(jié)合兩者的優(yōu)勢,消減各

2、自的缺陷,具有較好的研究意義。
　　 本文選擇螺環(huán)磷酸酯二酰氯(P1)和硼酸雙甘酯(B1)為中間體,制備適于棉織物染整加工的新型磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F,論文研究可分為三部分:
　　 第一部分是螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的制備研究。針對螺環(huán)磷酸酯二酰氯傳統(tǒng)制備工藝中反應(yīng)物三氯氧磷過量較多,且反應(yīng)溫度高、反應(yīng)時間長等問題,本部分對其制備工藝進(jìn)行改進(jìn),并就主要反應(yīng)因素對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:優(yōu)化工藝條件為:催化

3、劑無水三氯化鋁用量為1.2％,溶劑無水乙腈用量為12mL/g,三氯氧磷與季戊四醇摩爾比為2.6:1,反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)時間為8h。采用新工藝制備螺環(huán)磷酸酯二酰氯時,三氯氧磷與季戊四醇摩爾比由5.5:1降為2.6:1,反應(yīng)溫度由100℃降為80℃,反應(yīng)時間由24h縮短為8h時,而產(chǎn)率由70％提高到83％;符合節(jié)能、降耗、環(huán)保等要求。同時,研究了硼酸雙甘酯合成反應(yīng)各因素對產(chǎn)率的影響,并優(yōu)化合成工藝條件。結(jié)果表明:在反應(yīng)溫度為130℃,反

4、應(yīng)時間為3h,催化劑對甲苯磺酸用量為1.0％的條件下硼酸雙甘酯的產(chǎn)率高達(dá)92.9％。
　　 第二部分磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F的制備及表征。以螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯為原料,采用本體聚合法縮聚制得新型磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F,研究了催化劑用量、物料摩爾比、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度等因素對磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響,并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析。結(jié)果表明:在反應(yīng)溫度為110℃,反應(yīng)時間為8h,催化劑無水三氯化鋁用量為0.6％,螺環(huán)

5、磷酸酯二酰氯與硼酸雙甘酯的物料摩爾比為1:1.04時,阻燃劑BP-F的產(chǎn)率可達(dá)79.6％。紅外光譜分析證實(shí)了所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物BP-F。
　　 第三部分磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F的性能測試及應(yīng)用研究。本部分研究了自制阻燃劑BP-F整理棉織物的應(yīng)用工藝,測評了BP-F阻燃劑對棉織物的阻燃性能、耐洗滌性能及其它應(yīng)用性能的影響,采用熱分析、成炭性分析、掃描電鏡、元素能譜和紅外光譜等多種現(xiàn)代儀器測試手段對BP-F阻燃棉織物的阻燃機(jī)理進(jìn)行了研

6、究。結(jié)果表明:阻燃劑BP-F用量為250g/L,三聚氰胺20 g/L,純堿調(diào)整理液pH為6,焙烘溫度為160℃,焙烘時間為75s時,可以賦予棉織物良好的阻燃性。極限氧指數(shù)可由19.4提高到32.1;BP-F阻燃整理的耐水洗牢度不夠理想,但其耐干洗性能良好;阻燃整理對織物的機(jī)械強(qiáng)力造成的損傷較小,白度略有下降,對棉織物色光的影響也較小;阻燃織物在燃燒過程中阻燃劑BP-F對棉織物具有較好的催化脫水成炭作用,且可以抑制左旋葡聚糖和可燃性氣體的