聚碳酸酯（PC）具有優(yōu)異的綜合性能,廣泛應(yīng)用于電子電氣、航天航空、建筑、汽車、家用等領(lǐng)域。PC雖然具備一定的阻燃性能,但其在燃燒過(guò)程中存在嚴(yán)重的滴落現(xiàn)象,仍不能滿足對(duì)阻燃要求更嚴(yán)格的領(lǐng)域的需求。因此,為擴(kuò)展PC的應(yīng)用范圍,目前主要從事開(kāi)發(fā)無(wú)鹵、高效、低煙、環(huán)保、綜合性能優(yōu)異的阻燃劑。三嗪類化合物具有良好的成炭性,是一類重要的高分子材料阻燃劑。本文以三聚氯氰為基體,合成一種含氮硫硅三種阻燃元素的三嗪類阻燃劑,并將其用于PC阻燃。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）以三聚氯氰、氨基乙磺酸、對(duì)氨基酚、1,3-雙（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷為原料,合成阻燃劑2,2’-（1,1,3,3-四甲基二硅氧烷-1,3-雙（3-氨基丙基））-雙（4-（氨基乙磺酸鉀）-6-（4-羥基苯基）氨基-1,3,5-均三嗪）（簡(jiǎn)稱KTS）,并對(duì)反應(yīng)過(guò)程中幾種影響因素進(jìn)行了討論。采用高分辨質(zhì)譜（ESI-MS）、核磁共振光譜（NMR）、傅里葉紅外變換光譜（FTIR）對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。采用熱失重分析（TGA）對(duì)KTS熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明,KTS在氮?dú)夂涂諝鈿夥障鲁跏挤纸鉁囟确謩e為337.0℃和315.2℃,具... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙酚A型聚碳酸酯結(jié)構(gòu)式

放出大量的有毒氣體、腐蝕性氣體和煙氣而被限制使用。目前，無(wú)鹵、高效、環(huán)境友好型阻燃劑是主要的研究方向。（1）硫系阻燃劑目前市場(chǎng)上常用于阻燃PC的硫系阻燃劑主要分為兩大類：磺酸鹽系和磺酰胺鹽系。美國(guó)通用電氣公司早在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)發(fā)表了關(guān)于芳香族磺酸鹽對(duì)PC阻燃的相關(guān)報(bào)道，研究表明當(dāng)芳香族磺酸鹽的添加量很低時(shí)（小于1wt.%），就能顯著提高PC的阻燃性，增強(qiáng)其自熄能力。其中二苯基砜磺酸鉀（KSS），2,4,5-三氯苯磺酸鈉（STB），全氟丁烷磺酸鉀（PPFBS）是三種典型的磺酸鹽型阻燃劑，結(jié)構(gòu)式如圖1-2所示。圖1-2KSS、STB和KPFBS的結(jié)構(gòu)式Fig.1-2ThestructureofKSS,STBandKPFBS以上這三種磺酸鹽中只有KSS屬于無(wú)鹵阻燃劑，當(dāng)其添加量為0.1wt.%時(shí)，即可使PC的LOI值從27%提高到38.3%，燃燒等級(jí)達(dá)到UL94V-0級(jí)（3.2mm），且?guī)缀醪挥绊懖牧系耐该餍院土W(xué)性能，因此被廣泛使用[14]。但是KSS也存在一定的缺陷，不能滿足薄壁制品的阻燃要求，經(jīng)常與其他阻燃劑復(fù)配使用，研究表明KSS與有機(jī)硅阻燃劑之間存在良好的協(xié)同作用[15,16]。STB與PPFBS都是含鹵阻燃劑，限制了其在電子電氣等高環(huán)保要求領(lǐng)域中的應(yīng)用，其中STB主要用于阻燃不透明PC材料。Huang[17]等研究表明，當(dāng)PPFBS添加量為0.1wt.%時(shí)，PC的LOI值從26.8%提高到37.5%，并且在測(cè)試過(guò)程中形成膨脹炭層，沒(méi)有出現(xiàn)熔體滴落現(xiàn)象，通過(guò)UL94V-0級(jí)（3.2mm）。PPFBS對(duì)PC的成炭量沒(méi)有太大影響，但是PC/PPFBS復(fù)合材料的交聯(lián)速率是PC的兩倍，顯著提高了PC的成炭速率。在實(shí)際應(yīng)用中，由于PPFBS價(jià)格昂貴，通常由KSS代替。

中北大學(xué)學(xué)位論文8由于金剛烷具有較高的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性和高剛性，Zhu[18]等以金剛烷為中心，合成了磺酸鈉鹽AS3和AS4用于阻燃PC材料，結(jié)構(gòu)式如圖1-3所示。結(jié)果表明，添加0.1wt.%的AS3或0.08wt.%的AS4即可使PC復(fù)合材料通過(guò)UL94V-0級(jí)，且?guī)缀醪桓淖儾牧系牧W(xué)性能。通過(guò)熱降解動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的活化能都低于純PC，表明AS3和AS4促進(jìn)PC分解，降低PC的熱穩(wěn)定性。圖1-3AS3和AS4結(jié)構(gòu)式Fig.1-3ThestructureofAS3andAS42003年歐洲專利局對(duì)兩種磺酰胺鹽阻燃PC進(jìn)行了報(bào)道，分別為三氟甲基磺酰胺鉀（KTFMSA）和雙（三氟甲基磺酰）胺鉀（KBTFMSA），結(jié)構(gòu)式如圖1-4所示。研究表明添加0.04wt.%的磺酰胺鹽即可使PC通過(guò)UL94V-0級(jí)。楊航鋒[19]以金剛烷為原料，合成了一種無(wú)鹵阻燃劑—金剛烷基-1,3,5,7-對(duì)四苯基磺酰胺（FRSN），結(jié)果表明添加0.08wt.%的FRSN即可使PC的LOI值從25.8%提高到33.7%，通過(guò)UL94V-0級(jí)，表現(xiàn)出良好的阻燃效果。圖1-4KTFMSA和KBTFMSA結(jié)構(gòu)式Fig.1-4ThestructureofKTFMSAandKBTFMSA含硫化合物阻燃PC在燃燒過(guò)程不僅促進(jìn)PC異構(gòu)化產(chǎn)生大量的CO2，稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，而且加速PC發(fā)生Fries重排，更快的交聯(lián)成炭。含硫化合物的高阻燃性主要是因?yàn)镻C的降解速率和成炭速率相吻合，并不是添加量越大，阻燃效果越好。當(dāng)添加量過(guò)大時(shí)，PC的降解速率過(guò)快，不能及時(shí)形成炭層，并且低溫下形成的炭層不穩(wěn)定，容易被PC過(guò)度降解產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體破壞，從而降低阻燃性[20]。雖然磺酸鹽阻燃劑添加量少，阻燃效率高，但是其水解穩(wěn)定性差，與聚合物的相容

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