膨脹型紅磷微膠囊阻燃劑的綠色制備研究.pdf

1、SC-CO2已逐漸應(yīng)用到微膠囊化技術(shù)中。本文采用超臨界反應(yīng)包覆法制備囊芯為紅磷、囊壁為間位芳香族聚酰胺的膨脹型微膠囊阻燃劑，并通過(guò)SEM、TG-DTA、元素分析、CONE等分析測(cè)試手段對(duì)微膠囊的物理性能和阻燃性能等進(jìn)行了系統(tǒng)研究和分析。 由于SC-CO2條件下間位芳香族聚酰胺的合成目前國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)報(bào)道，因此，為了保證微膠囊的包覆質(zhì)量，首先研究了SC-CO2條件下以間苯二甲酸二鈉鹽和間苯二胺鹽酸鹽為原料合成間位芳香族聚酰胺的熔融縮

2、聚反應(yīng)。借助常規(guī)熔融縮聚反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)對(duì)本反應(yīng)所做的反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析表明：SC-CO2條件下的熔融縮聚反應(yīng)，影響反應(yīng)速率的因素主要是小分子副產(chǎn)物的排除速度，影響產(chǎn)物聚合度的主要因素是反應(yīng)時(shí)間和小分子副產(chǎn)物的排除速度，縮聚產(chǎn)物的平均聚合度與小分子副產(chǎn)物的摩爾分?jǐn)?shù)成反比。紅外光譜分析表明：用SC-CO2作為介質(zhì)對(duì)產(chǎn)物沒(méi)有任何影響，CO2還能起到增塑劑的作用，使反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行，且通過(guò)CO2萃取小分子副產(chǎn)物能得到高相對(duì)分子質(zhì)

3、量的間位芳香族聚酰胺。研究了單體濃度和純度、聚合反應(yīng)的時(shí)間、SC-CO2的壓力、反應(yīng)溫度、攪拌速率等對(duì)聚合物比濃對(duì)數(shù)粘度的影響。結(jié)果表明：聚合物的比濃對(duì)數(shù)粘度隨單體濃度、反應(yīng)時(shí)間、SC-CO2壓力的變化而明顯變化，隨反應(yīng)溫度的變化而變化，與單體的純度無(wú)任何關(guān)系，與攪拌速率的關(guān)系不如常規(guī)熔融縮聚反應(yīng)密切。 接著進(jìn)行了超臨界反應(yīng)包覆法制備膨脹型紅磷微膠囊阻燃劑的研究。對(duì)包覆機(jī)理的分析表明：由于囊壁間位芳香族聚酰胺的極性酰胺基與囊芯紅

4、磷表面極性基團(tuán)的化學(xué)鍵合作用，使得當(dāng)間位芳香族聚酰胺預(yù)聚體的聚合度達(dá)到一定程度后，便以紅磷為核心進(jìn)行異相成核，并采用復(fù)合生長(zhǎng)模式進(jìn)行包覆生長(zhǎng)。考察了反應(yīng)溫度、SC-CO2的壓力、攪拌速度對(duì)制得的微膠囊的外觀形態(tài)、熱穩(wěn)定性、粒徑大小及分布的影響，研究了微膠囊化紅磷的吸濕性、穩(wěn)定性等主要物理性能。結(jié)果表明： (1)反應(yīng)溫度對(duì)制得的微膠囊的外觀形態(tài)和熱穩(wěn)定性有明顯的影響。制備的紅磷微膠囊阻燃劑的初始分解溫度為350℃，比現(xiàn)有的膨脹型阻

5、燃劑的分解溫度高出70～120℃，能滿(mǎn)足幾乎所有工程塑料的加工要求。 (2)隨著SC-CO2壓力的增加，微膠囊的粒徑變小，粒徑分布變窄。由于SC-CO2的獨(dú)特性質(zhì)，使得超臨界法制備的微膠囊的外觀形態(tài)均佳。 (3)隨著攪拌速度的增加，微膠囊的粒徑減小，粒徑分布變窄，但攪拌速度的影響比常規(guī)使用溶劑體系明顯減弱。 (4)囊壁間位芳香族聚酰胺降低了紅磷的吸濕性，減慢了紅磷氧化反應(yīng)的速度，使其熱穩(wěn)定性提高。 聚丙烯

6、用途廣，用量大，但極易燃燒，且成炭性差，賦予其阻燃性能較為困難，因此有關(guān)PP的阻燃技術(shù)與理論研究一直倍受重視。本論文研究了制得的膨脹型紅磷微膠囊阻燃劑/PP體系的阻燃性能、燃燒行為及物理力學(xué)性能。對(duì)比研究得出，膨脹型紅磷微膠囊阻燃劑對(duì)PP的阻燃抑煙性?xún)?yōu)于普通紅磷微膠囊阻燃劑、環(huán)狀磷酰胺單組分膨脹型阻燃劑和純紅磷，并對(duì)PP具有一定的增強(qiáng)贈(zèng)韌效果。膨脹型紅磷微膠囊阻燃劑/PP體系燃燒過(guò)程的熱釋放速率和質(zhì)量損失速率、CO和CO2的釋放量以及釋