新型磷氮系阻燃劑的合成及阻燃性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高分子材料越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但是，這些材料一般都是易燃或可燃的，由此引起火災(zāi)事故，已成為人們普遍關(guān)心的社會(huì)問(wèn)題。 由于世界范圍內(nèi)阻燃防火呼聲的日益高漲以及阻燃法規(guī)的日趨完善，直接促進(jìn)了阻燃化學(xué)品的研究開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。為了解決合成材料的耐燃、抑煙、低毒等問(wèn)題，確保合成材料使用的安全性，最有效的方法是添加一種高效、無(wú)毒的阻燃劑。磷氮系阻燃劑作為一類集炭源、酸源、氣源于一體的無(wú)鹵低毒性阻燃劑，顯

2、示出了很好的阻燃效果和應(yīng)用前景。該類阻燃劑隨著合成材料的發(fā)展而不斷發(fā)展。從20世紀(jì)60年代至今，世界阻燃劑市場(chǎng)經(jīng)歷了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，以致新型磷氮系膨脹型阻燃劑品種層出不窮。 近來(lái)，膨脹型阻燃劑因具有無(wú)鹵、低毒、低煙等優(yōu)點(diǎn)，而且添加量小，是一種環(huán)境友好、高效的阻燃劑，正越來(lái)越受到人們的青睞。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)合成了富含磷、氮等阻燃元素的三個(gè)系列二十五個(gè)未見文獻(xiàn)報(bào)道的化合物； (Ⅰ)N,N-雙(5,5-二甲基-4-取代苯基(

3、H)-2-氧代-1,3,2-二氧磷雜環(huán)己基)-4,4-對(duì)二氨基二苯醚； (Ⅱ) 5,5-二甲基-4-取代苯基(H)-1,3,2-二氧磷雜環(huán)已基磷酰氨基脲； (Ⅲ)N-(5,5-二甲基-4-取代苯基(H)-1,3,2-二氧磷雜環(huán)己基磷酰氨基)-N-二苯胺基膦酰肼 同時(shí)對(duì)反應(yīng)條件和后處理方法進(jìn)行了探討和改進(jìn)；采用IR、<'1>H NMR、MS和元素分析等方法對(duì)化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；分析結(jié)果表明合成的化合物的結(jié)構(gòu)和預(yù)期

4、目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)一致。 對(duì)部分化合物進(jìn)行了熱重(TG)和差熱(DSC)分析，以評(píng)價(jià)其熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明這些化合物大都在200℃以上開始分解，具有一定的熱穩(wěn)定性，在220-400℃迅速降解出現(xiàn)強(qiáng)的吸熱峰，與大多數(shù)高分子材料的熱降解溫區(qū)重疊，具有較好的阻燃配伍性；600℃時(shí)殘?zhí)苛吭?0％以上，具有較好的成炭作用。 將以上三個(gè)系列的化合物分別應(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。在阻燃醇酸清漆時(shí)，當(dāng)添加量

5、為1％時(shí)可使木條自熄時(shí)間在3s內(nèi)；按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2408-80水平燃燒試驗(yàn)將其應(yīng)用于環(huán)氧樹脂(E-44)中進(jìn)行阻燃測(cè)試，大多數(shù)化合物當(dāng)添加量為10％時(shí)，均能達(dá)到自熄的效果，樣條的燃燒長(zhǎng)度在10～20mm之間。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)熔滴、彎卷現(xiàn)象，發(fā)煙量小，是較好的膨脹型阻燃劑。阻燃效果第一、三系列優(yōu)于第二系列。本論文從膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理方面闡述了各種阻燃元素之間的協(xié)同作用。 通過(guò)熱分析和初步的