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，高分子材料越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(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)心的社會問題。 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，世界阻燃劑市場經(jīng)歷了一個蓬勃發(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，膨脹型阻燃劑因具有無鹵、低毒、低煙等優(yōu)點，而且添加量小，是一種環(huán)境友好、高效的阻燃劑，正越來越受到人們的青睞。為此，我們設(shè)計合成了富含磷、氮等阻燃元素的三個系列二十五個未見文獻報道的化合物； (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 同時對反應(yīng)條件和后處理方法進行了探討和改進；采用IR、<'1>H NMR、MS和元素分析等方法對化合物結(jié)構(gòu)進行了表征；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。 對部分化合物進行了熱重(TG)和差熱(DSC)分析，以評價其熱穩(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℃時殘?zhí)苛吭?0％以上，具有較好的成炭作用。 將以上三個系列的化合物分別應(yīng)用于醇酸清漆、環(huán)氧樹脂(E-44)中進行初步阻燃性能測試。在阻燃醇酸清漆時，當(dāng)添加量

5、為1％時可使木條自熄時間在3s內(nèi)；按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB2408-80水平燃燒試驗將其應(yīng)用于環(huán)氧樹脂(E-44)中進行阻燃測試，大多數(shù)化合物當(dāng)添加量為10％時，均能達到自熄的效果，樣條的燃燒長度在10～20mm之間。燃燒過程中有發(fā)泡膨脹現(xiàn)象，樣品離火后迅速炭化自熄，無熔滴、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理方面闡述了各種阻燃元素之間的協(xié)同作用。 通過熱分析和初步的