磷氮硅系膨脹型阻燃劑的合成、晶體結(jié)構(gòu)及阻燃性能研究.pdf

1、隨著高分子材料應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，其制品的安全性愈加受到重視，因此阻燃劑發(fā)展迅速，阻燃劑需求量急劇增加。傳統(tǒng)使用的鹵系阻燃劑雖然阻燃效果較好，但燃燒時(shí)發(fā)煙量大，并產(chǎn)生有毒氣體而產(chǎn)生二次污染，隨著阻燃法律法規(guī)的日益健全，阻燃劑正朝著低毒性、低發(fā)煙量、高耐熱性的方向發(fā)展。 由于對(duì)材料的抑煙、減毒要求日益嚴(yán)格，使當(dāng)今許多傳統(tǒng)的阻燃劑面臨困境，而膨脹型阻燃劑低煙、低毒的特點(diǎn)正給它的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，成為20世紀(jì)90年代以來(lái)阻燃劑最為

2、活躍的研究領(lǐng)域之一，也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)阻燃無(wú)鹵化的很有希望的途徑之一。 膨脹性阻燃劑一般由炭源、酸源及氣源組成，以磷、氮為有效的阻燃成分，由這類阻燃劑阻燃的高聚物燃燒時(shí)，表面能生成炭質(zhì)泡沫層，該層隔熱、隔氧、抑煙，并能防止產(chǎn)生溶滴，具有高效的阻燃性能。 因此，本文設(shè)計(jì)并合成了集炭源、酸源、氣源于一體的四個(gè)系列三十七個(gè)未見文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的化合物：①5,5-二甲基-4-取代苯基-1，3，2-二氧磷雜環(huán)己基磷酰吡啶胺；②N-(5，5-二

3、甲基-4-取代苯基(H)-1，3，2-二氧磷雜環(huán)己基磷酰胺基)-N’-芳酰基硫脲；③N，N-雜氮硅三環(huán)丙胺基-芐基-α-氨基-5，5-二甲基-4-取代苯基-2-氧代-1，3，2-二氧磷雜環(huán)己基膦酸酯；④氯化螺環(huán)磷酸酯類共聚物。對(duì)反應(yīng)條件和后處理過(guò)程進(jìn)行了探索和改進(jìn)。采用IR、1HNMR、MS和元素分析等方法對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并對(duì)其波譜性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，結(jié)果表明合成化合物的結(jié)構(gòu)和預(yù)期目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)一致。 對(duì)部分具有代表

4、性的化合物進(jìn)行了熱重(TG)和差示掃描量熱(DSC)分析，這些化合物多數(shù)在200℃以上開始分解，具有一定的熱穩(wěn)定性，在200～400℃降解迅速，與大部分高分子材料的熱氧降解溫區(qū)重疊，具有較好的阻燃配伍性能；600℃時(shí)，殘?zhí)苛枯^高，具有較好的成炭作用。四個(gè)系列的化合物在相應(yīng)失重溫區(qū)內(nèi)都出現(xiàn)了吸熱峰，這對(duì)阻燃體系是非常有利的。 將這四個(gè)系列化合物分別應(yīng)用于醇酸清漆、環(huán)氧樹脂(E-44)中進(jìn)行初步阻燃性能測(cè)試。其中用于環(huán)氧樹脂(E-4

5、4)的水平燃燒試驗(yàn)(GB2408-80)是標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法。結(jié)果表明，標(biāo)題化合物具有較好的阻燃效果。阻燃醇酸清漆時(shí)，添加量為1％可以達(dá)到1～2秒鐘內(nèi)的自熄效果；當(dāng)添加量為10％時(shí)，環(huán)氧樹脂樣條燃燒長(zhǎng)度在9～20mm左右，均能達(dá)到自熄效果。第三、四系列的化合物在環(huán)氧樹脂(E-44)中的阻燃效果明顯優(yōu)于前兩個(gè)系列。燃燒過(guò)程中有發(fā)泡膨脹現(xiàn)象，樣品離火后迅速炭化自熄，無(wú)熔融、滴落現(xiàn)象，發(fā)煙量小，是一類較好的膨脹型阻燃劑。本論文闡述了膨脹型阻燃劑的阻