一種環(huán)狀膦酸酯的合成及其在阻燃ABS樹脂中的應用研究.pdf

1、膦酸酯阻燃劑是有機磷系阻燃劑的重要品種,具有無鹵、高效、低毒、低煙、環(huán)保等優(yōu)良性能,符合當今阻燃劑新品種發(fā)展潮流。本文采用新的溶劑和催化劑優(yōu)化了一種新型的雙螺環(huán)膦酸酯阻燃劑:3,9-二甲基-3,9-二氧代-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜二螺[5.5]十一烷(DMDP)的合成工藝,采用元素分析、FTIR、~1H-NMR、TG等對其結構和熱穩(wěn)定性等進行了表征。
　　研究結果表明:采用氯苯作溶劑、四甲基氯化銨作催化劑合成DMD

2、P,具有反應時間縮短,目標物顏色變淺且在260℃失重率小于2％,以及較高的熱穩(wěn)定性等特點。將合成的DMDP阻燃劑及DMDP與三聚氰胺過渡金屬鹽,即三聚氰胺硅鎢酸鹽(MSW);三聚氰胺磷鎢酸鹽(MPW):三聚氰胺鎢酸鹽(MW)等復配后分別用于ABS樹脂的阻燃,同時與APP、MPP阻燃ABS作了對比試驗。制備的阻燃ABS樹脂經過力學、燃燒、熱分析等分析研究,研究結果表明,DMDP與MSW復配體系的阻燃效果最好,垂直燃燒試驗級別達到UL94

3、V-2級,同時阻燃材料的拉伸強度保留率較高、但沖擊強度下降明顯。
　　通過進一步優(yōu)化DMDP與MSW的復配體系,找到了兩者的最佳配比,當DMDP與MCA配比為2:1(質量),添加量為30%時,阻燃ABS樹脂的氧指數(shù)達到了25.4%,拉伸強度為35.72MPa,屈服強度為16.40MPa。采用熱失重-紅外聯(lián)用、裂解-氣相色譜-質譜和掃描電鏡等手段,初步探討了DMDP以及DMDP與MSW復配體系阻燃ABS(FR-ABS)的熱氧降解過程

4、和阻燃機理。TG研究結果表明:DMDP/MSW阻燃ABS樹脂在600℃的質量殘留率為16.74%,未阻燃ABS樹脂的質量殘留率只有1.88%,通過分析DMDP-MSW阻燃ABS樹脂的熱失重-紅外聯(lián)用圖譜說明,DMDP和MSW有促進成炭的作用,而阻燃劑的加入使材料的初始分解溫度降低,這是由于阻燃劑先于ABS熱分解,并促進阻燃材料在燃燒初期表面形成炭層,從而起到隔絕空氣和熱量傳遞的作用,阻止或延緩了ABS樹脂的進一步熱降解,從而發(fā)揮了較好的

5、阻燃作用。裂解-氣相色譜-質譜結果也驗證了膦酸酯阻燃劑的促進成炭作用。
　　以上結果說明DMDP-MSW阻燃體系對ABS樹脂的阻燃機理主要是以凝聚相阻燃機理為主。為了研究DMDP對ABS樹脂熱性能的影響,測得了阻燃ABS樹脂空氣氣氛下非等溫熱重(TG)數(shù)據,利用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa兩種動力學方法,求得了ABS樹脂和阻燃ABS樹脂的熱氧降解反應活化能Ea,分別為157.99kJ/mol、163.23