本文關(guān)鍵詞：多元素協(xié)同螺環(huán)磷系阻燃劑的合成及阻燃性能的研究

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【摘要】：阻燃行業(yè)發(fā)展迅猛,具有高效阻燃性能的多元素協(xié)同含磷阻燃劑已引起了人們的廣泛關(guān)注。與復(fù)配型阻燃劑相比,同分子型多元素協(xié)同阻燃劑具有熱穩(wěn)定好、毒性小、遷移性小、耐久性好等特點(diǎn),避免了分子的空間相互作用和匹配問(wèn)題對(duì)阻燃效果的影響。同分子型多元素協(xié)同阻燃劑緊密結(jié)合阻燃劑市場(chǎng)的發(fā)展要求,發(fā)展前景廣闊,是未來(lái)無(wú)鹵高效阻燃的重要研究方向。本論文首先探索了螺環(huán)磷酸酯二酰氯(SPDPC)的合成工藝,對(duì)制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行了提純和結(jié)構(gòu)表征,然后將其與含羥基、胺基的含氮化合物及無(wú)機(jī)金屬鹽等反應(yīng)制備螺環(huán)磷系金屬鹽及磷-氮螺環(huán)磷系膨脹型阻燃劑等同分子型多元素協(xié)同磷系阻燃劑,最后研究了新型阻燃劑在樹(shù)脂中的阻燃性能,探索了阻燃機(jī)理,力求制得高效、環(huán)保、適于大規(guī)模工業(yè)化的新型阻燃劑,為工業(yè)化提供依據(jù)。開(kāi)展的主要工作如下:1)以三氯氧磷、季戊四醇為原料,探索了SPDPC合成工藝,以甲苯替代三氯氧磷作為溶劑,三氯氧磷的用量降低了45%,大幅縮短反應(yīng)時(shí)間至14h。通過(guò)紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)、熱重分析(TG)等測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征,產(chǎn)物純凈,收率高于文獻(xiàn)報(bào)道。2)以SPDPC與三(羥乙基)異氰脲酸酯為原料,摩爾比為1:1,以無(wú)水乙腈為溶劑,三乙胺為催化劑和縛酸劑,合成新型螺環(huán)三嗪磷系阻燃劑THECP。通過(guò)FTIR、NMR、TG對(duì)THECP的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征,將THECP添加到聚丙烯(PP)中進(jìn)行阻燃應(yīng)用研究,當(dāng)THECP添加量為30%時(shí),PP的LOI可達(dá)32.9,UL-94達(dá)V-0級(jí),通過(guò)TG、FTIR-TG聯(lián)用、掃描電子顯微鏡(SEM)和FTIR等測(cè)試研究了THECP阻燃PP的熱穩(wěn)定性及阻燃機(jī)理。THECP阻燃PP受熱生成致密連續(xù)的膨脹炭層,隔絕氧氣及熱量的傳遞,同時(shí)生成不燃性氣體稀釋氧氣,主要在凝聚相發(fā)揮作用;聚磷酸銨的加入使阻燃體系的含磷量有所提高,與THECP發(fā)揮協(xié)同作用,有效降低阻燃劑的用量。3)以SPDPC與咪唑?yàn)樵虾铣尚滦吐莪h(huán)磷酰咪唑酯ISCP,以二氯甲烷為溶劑,三乙胺為催化劑和縛酸劑,摩爾比1:2.4,確定合成新型螺環(huán)磷酰咪唑酯ISCP的工藝。通過(guò)FTIR、NMR、TG對(duì)ISCP的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征,將ISCP添加到環(huán)氧樹(shù)脂(EP)進(jìn)行阻燃測(cè)試,添加20%的ISCP,EP的LOI可達(dá)36.8,UL-94達(dá)V-0級(jí),通過(guò)TG、FTIR-TG聯(lián)用、SEM和FTIR等測(cè)試研究了ISCP阻燃EP的熱穩(wěn)定性及阻燃機(jī)理。ISCP集酸源、炭源、氣源的于一體,在EP分解前率先降解生成大量不可燃?xì)怏w,同時(shí)生成膨脹炭層覆蓋在EP的表面上,阻隔氧氣及熱量的傳遞,發(fā)揮凝聚相阻燃作用。4)以SPDPC與無(wú)機(jī)鋁鹽為原料,以去離子水為溶劑,采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH,摩爾比為3:2,合成新型螺環(huán)磷酸鋁ALCP。通過(guò)FTIR,NMR、TG、ZATA電位儀、X射線衍生光譜、X射線光電子能譜及X射線熒光光譜等表征ALCP的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性。將ALCP添加到EP中研究其熱穩(wěn)定性及阻燃性能,當(dāng)添加量為20%時(shí),極限氧指數(shù)達(dá)30.2,垂直燃燒等級(jí)為V-1級(jí),通過(guò)TG、FTIR-TG、SEM和FTIR等測(cè)試研究了ALCP阻燃EP的熱穩(wěn)定性及阻燃機(jī)理。ALCP在EP分解前發(fā)生降解,生成大量含磷化合物及鋁鹽覆蓋在基材表面,生成隔氧隔熱的殘?zhí)繉?鋁元素通過(guò)吸熱脫水阻燃,發(fā)揮凝聚相阻燃作用。
【關(guān)鍵詞】：螺環(huán) 膨脹型阻燃劑 金屬化合物阻燃劑 熱降解性能
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ314.248
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 螺環(huán)磷系阻燃劑的研究進(jìn)展11-21
• 1.2.1 含P-C鍵的螺環(huán)膦系阻燃劑12-13
• 1.2.2 含氮元素的螺環(huán)磷系阻燃劑13-17
• 1.2.3 含硅元素的螺環(huán)磷系阻燃劑17
• 1.2.4 含硼元素的螺環(huán)磷系阻燃劑17-18
• 1.2.5 含DOPO的螺環(huán)磷系阻燃劑18
• 1.2.6 含鹵素的螺環(huán)磷系阻燃劑18-19
• 1.2.7 其它螺環(huán)磷系阻燃劑19-20
• 1.2.8 納米技術(shù)在螺環(huán)磷系阻燃劑中的應(yīng)用20-21
• 1.3 本論文的研究意義和研究?jī)?nèi)容21-24
• 1.3.1 研究意義21-22
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 塞克螺環(huán)磷系阻燃劑的合成及其在聚丙烯中的應(yīng)用研究24-44
• 2.1 引言24-25
• 2.2 中間體螺環(huán)磷酸酯二酰氯的合成及表征25-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)部分25-26
• 2.2.2 結(jié)果與討論26-29
• 2.3 塞克螺環(huán)磷系阻燃劑的合成及表征29-35
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)部分29-30
• 2.3.2 結(jié)果與討論30-35
• 2.4 塞克螺環(huán)磷系阻燃劑在聚丙烯中的應(yīng)用研究35-43
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)部分35-36
• 2.4.2 結(jié)果與討論36-43
• 2.5 小結(jié)43-44
• 第三章 螺環(huán)磷酰咪唑酯阻燃劑的合成及其在環(huán)氧樹(shù)脂中的應(yīng)用研究44-58
• 3.1 引言44
• 3.2 螺環(huán)磷酰咪唑酯阻燃劑的合成及表征44-50
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分44-45
• 3.2.2 結(jié)果與討論45-50
• 3.3 螺環(huán)磷酰咪唑酯阻燃劑在環(huán)氧樹(shù)脂中的應(yīng)用研究50-56
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分50-51
• 3.3.2 結(jié)果與討論51-56
• 3.4 小結(jié)56-58
• 第四章 有機(jī)螺環(huán)磷酸鋁的合成及及其在環(huán)氧樹(shù)脂中的應(yīng)用研究58-72
• 4.1 引言58
• 4.2 有機(jī)螺環(huán)磷酸鋁的合成及表征58-64
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)部分58-59
• 4.2.2 結(jié)果與討論59-64
• 4.3 有機(jī)螺環(huán)磷酸鋁在環(huán)氧樹(shù)脂中的應(yīng)用研究64-70
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)部分64-65
• 4.3.2 結(jié)果與討論65-70
• 4.4 小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單81-82
• 致謝82

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1 ;克萊恩推出新型磷系阻燃劑[J];中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2006年03期

2 嚴(yán)慧;楊錦飛;;磷系阻燃劑在塑料中的應(yīng)用進(jìn)展[J];塑料助劑;2008年06期

3 周逸瀟;楊麗;畢成良;韓新宇;張寶貴;;磷系阻燃劑的現(xiàn)狀與展望[J];天津化工;2009年01期

4 高峰;朱夢(mèng)如;;有機(jī)磷系阻燃劑的研究與應(yīng)用[J];武警學(xué)院學(xué)報(bào);2009年04期

5 朱麗君;陳金芳;;有機(jī)磷系阻燃劑文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析[J];武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào);2012年07期

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7 歹明莉;;磷系阻燃劑的現(xiàn)狀與展望[J];中華民居(下旬刊);2013年01期

8 樊劍z，

本文編號(hào)：1134771