聚乙烯醇用新型膨脹型阻燃劑的合成與應(yīng)用及阻燃機(jī)理研究.pdf

1、聚乙烯醇(PvA)作為產(chǎn)量最大的水溶性高分子材料之一，因具有良好的成膜性、粘接力、機(jī)械性能和低毒性而被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、家庭裝飾等行業(yè)。然而它的極限氧指數(shù)很低極易燃燒，已不能適應(yīng)相應(yīng)領(lǐng)域越來越高的防火安全要求，因此提高聚乙烯醇的阻燃性便成為一個急需解決的重要課題。 現(xiàn)有的解決這一問題的方法仍然是通過添加阻燃劑來實現(xiàn)，然而，PVA的現(xiàn)用阻燃劑要么含有鹵素，要么添加量很高。鹵素阻燃劑不僅面臨很大的環(huán)境問題而且要添加其它助劑，成本

2、較高；而無機(jī)阻燃劑的阻燃效率都較低。因此，研制出PVA新的無鹵阻燃體系成為本課題的主要任務(wù)。 本文從無鹵阻燃聚乙烯醇和紡絲液、漿料需要水溶性出發(fā)，以氨水和2，2-二甲基1，3-丙二醇磷酸為原料合成了兩種新型膨脹型阻燃劑2，2-二甲基1，3-丙二醇磷酸銨(PNOH)；同時還合成了一種新型的含有P、N、S三種阻燃元素的阻燃劑2，2-二甲基1，3-丙二醇磷酸磺胺(PSOH)并對它們的合成條件進(jìn)行了研究；通過紅外光譜、核磁共振等方法對合

3、成的產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，PNOH與聚磷酸銨(APP)和有機(jī)金屬絡(luò)合物復(fù)配在PVA1799中使用時可以形成均一穩(wěn)定的溶液，同時產(chǎn)品具有很好的阻燃性能。通過大量的實驗證明，PSOH與APP互配在PVA1788體系中可以形成一種均一穩(wěn)定的溶液，同時在CoSA作為催化協(xié)效劑時可以使PVA1788具有優(yōu)異的阻燃性能。 研究了大量基于PNOH/APP、PSOH/APP和有機(jī)金屬絡(luò)合物的阻燃PVA配方。通過LOI和UL-94測試最終

4、得到了兩個阻燃性能較好的配方，85％PVA+14.5％WR.(7.5％PNOH+7％APP)+0.5％NiSAO和85％PVA+6.5％APP+7.0％PSOH+0.5％CoSA，氧指數(shù)值(LOD分別為34.2和37.1，同時二者均可達(dá)UL-94 V-0級。實驗表明有機(jī)金屬絡(luò)合物與膨脹阻燃PVA之間存在著一定的協(xié)同作用。 TGA結(jié)果說明阻燃劑和有機(jī)金屬絡(luò)合物的加入使PVA的熱降解行為發(fā)生了變化。不論是在空氣中還是在氮氣中，膨脹型

5、阻燃PVA的熱穩(wěn)定性都提高了，而且最終的殘?zhí)苛慷即笥诩働VA。采用TGA和SEM對PSOH的熱穩(wěn)定性和炭層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明PSOH具有很高的熱穩(wěn)定性和很好的成炭效果。通過各組分熱降解殘余量的計算，發(fā)現(xiàn)實驗值都比計算理論值高，表明膨脹型阻燃劑各組分間存在著協(xié)同阻燃的效果。 采用SEM、FTIR、XPS等分析測試方法，對膨脹型阻燃PVA和有機(jī)金屬絡(luò)合物的阻燃機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明IFR-PVA/NiSAO在燃燒時都可以形成較