磷—氮系阻燃剂的合成及表征研究

论文摘要

磷-氮系阻燃剂由于具有磷、氮协效阻燃作用,兼有气相阻燃及凝聚相阻燃机制,且无卤、低毒,对环境友好,是目前国内外阻燃领域的研究热点。本文旨在合成一种新型磷-氮系阻燃剂DTBBP,包括中间体DTTBB、TBBHP、TBBPCA的合成,对所涉及的合成产物用元素含量分析、IR、1H NMR、LC-MS等方法进行了结构表征,并初步测试了DTBBP的阻燃性能。主要实验内容及结论如下。（1）以2,4-二叔丁基苯酚及过氧化氢为主原料经缩合反应合成了中间体DTTBB,并采用正交试验法优化了工艺条件,产物收率达85%以上。（2） TBBHP合成是以DTTBB为原料反应得到TBBPCI,再进一步水解得到TBBHP。在TBBPCI水解合成TBBHP的过程中,采用了三聚氰胺作为催化剂,提高了产物纯度,降低了合成成本。（3）以TBBHP与二乙胺为原料合成了DTBBP。采用单因素试验优化了工艺参数,收率可稳定在95%左右。通过差示扫描量热及热重分析表征了DTBBP的受热分解行为。（4）在DTBBP的阻燃性能测试中,用DTBBP粉术作为添加剂对PP、HDPE进行阻燃改性,测得极限氧指数分别提高了40.0%和12.4%;同时水平燃烧试验及垂直燃烧试验的测试结果表明阻燃性能有一定程度的改善。用DSC、TG谱图对DTBBP阻燃作用进行了初步分析。（5） TBBPCA也可作为合成DTBBP的中间体,本文研究了超声辅助法合成TBBPCA的工艺。通过单因素试验优化了工艺参数,实验证明超声作用缩短了反应时问,提高了反应收率。上述内容（2）中TBBPCI在三聚氰胺存在下水解合成TBBHP的过程及内容（3）、（4）、（5）为本文首次提出。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 阻燃的必要性及阻燃剂的需求情况
• 1.2.1 阻燃的必要性
• 1.2.2 阻燃剂的需求情况
• 1.3 国内外阻燃剂研究现状
• 1.3.1 阻燃科技进展
• 1.3.2 阻燃剂无卤化研究现状
• 1.4 本文的背景及研究的目的和意义
• 1.4.1 课题背景
• 1.4.2 研究的目的和意义
• 1.5 本论文的主要工作
• 第二章 磷-氮系阻燃剂化学及分析测试方法
• 2.1 阻燃机理
• 2.1.1 高聚物燃烧过程
• 2.1.2 高聚物的一般阻燃机理
• 2.1.3 含磷、氮元素阻燃剂的阻燃机理
• 2.2 磷-氮系阻燃剂的合成
• 2.2.1 磷酸酯的合成
• 2.2.2 亚磷酸酯的合成
• 2.2.3 有机磷-氮化合物的合成
• 2.3 有机化合物的结构鉴定方法
• 2.3.1 紫外吸收光谱
• 2.3.2 红外光谱
• 2.3.3 质谱
• 2.3.4 核磁共振波谱
• 2.4 热分析技术
• 2.5 阻燃性能的初步测试方法
• 第三章 DTTBB与TBBHP的合成及工艺优化
• 3.1 DTTBB的合成及工艺优化
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.3 结果及讨论
• 3.2 TBBHP的合成及工艺优化
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验部分
• 3.2.3 结果及讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 磷-氮系阻燃剂DTBBP的合成及其阻燃性能的初步测试
• 4.1 DTBBP的合成及工艺优化
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验部分
• 4.1.3 结果及讨论
• 4.2 DTBBP阻燃性能的初步测试
• 4.2.1 样条制作
• 4.2.2 测试结果及讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 TBBPCA的超声合成
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原理
• 5.2.2 合成路线
• 5.3 结果及讨论
• 5.3.1 各因素对反应的影响
• 5.3.2 结构表征
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录Ⅰ 实验仪器和试制
• 附录Ⅱ 消解法测定磷含量
• 附录Ⅲ 氧瓶燃烧法测定氯含量
• 附录Ⅳ 文中简称及其中文全称
• 附录Ⅴ 攻读硕士学位期间发表的论文