多环膦（磷）酸酯类阻燃剂的合成与应用研究

论文摘要

随着高分子材料应用范围的扩大,日益严格的防火安全标准和人类对保护生态环境及自身健康的高度重视,对阻燃剂提出了更高和更全面的要求,因此无卤、低烟、低毒、高耐热性的环保型阻燃剂已成为发展方向。环状磷（膦）酸酯阻燃剂正是符合这一发展要求的阻燃剂。本文采用酯交换法合成了双环亚磷酸酯中间体,中间体再和磷（膦）酸酯通过Arbuzov-Michaelis反应得到最终阻燃剂产品环状磷（膦）酸酯,研究了物质的量之比、温度、时间及催化剂用量对反应的影响。确定了反应的最佳工艺条件：第一步以亚磷酸三甲酯与双季戊四醇为原料,反应温度80～85℃,反应时间12h,亚磷酸三甲酯与双季戊四醇物料配比2.3：1,催化剂为三乙胺,其用量为原料总质量的1.5%；或以亚磷酸三苯酯与双季戊四醇为原料,反应温度100-110℃,反应时间10h,亚磷酸三苯酯与双季戊四醇物料比2.06：1.00,催化剂为氢氧化钠,其用量为原料总质量的1%。第二步反应,合成磷酸酯DTMP的反应温度180-190℃,反应时间16h,磷酸三甲酯与中间体的物料配比1.5：1.0；合成磷酸酯DTEP的反应温度190-200℃,反应时间15h,磷酸三乙酯与中间体的物料配比1.6：1.0；合成膦酸酯DDMMP的反应温度160-170℃,反应时间18h,甲基膦酸二甲酯与中间体的物料配比1.6：1.0；采用红外、1HNMR和元素分析对中间体和产品进行了表征,并用TGA热分析仪对它们的稳定性进行了考察。本文在参考国内外文献的基础上,研究了环状膦酸酯阻燃剂DDMMP在PA6树脂和涤纶织物中的应用,取得了比较理想的结果。对用不同用量阻燃剂和处理条件阻燃处理后材料的阻燃性能、力学性能等进行了测试和分析,得到了较理想的结果。PA6/4%DDMMP/11%三聚氰胺体系的LOI值达到了29.2,垂直燃烧性为V-0级；对涤纶织物阻燃整理,需将工作液pH值调至6～6.5,烘焙温度为180-185℃,阻燃剂用量为110g/L时,阻燃效果可达到国标B1级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 阻燃剂简介
• 1.1.1 阻燃剂的分类
• 1.1.2 阻燃作用机理
• 1.2 阻燃剂的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 阻燃剂的必要性
• 1.2.2 阻燃剂的现状和发展趋势
• 1.3 课题的提出
• 1.3.1 课题的研究背景
• 1.3.2 课题研究内容
• 1.3.3 合成方法综述
• 1.3.4 产品合成路径
• 1.3.5 课题研究的策略、目标
• 第二章 双季戊四醇二亚磷酸酯中间体的合成
• 2.1 以亚磷酸三苯酯为原料合成中间体
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.1.3 合成原理
• 2.1.4 合成步骤
• 2.1.5 结果与讨论
• 2.1.6 产品检测
• 2.1.7 结论
• 2.2 以亚磷酸三甲酯为原料合成中间体
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器设备
• 2.2.3 实验原理
• 2.2.4 合成步骤
• 2.2.5 结果与讨论
• 2.2.6 产品检测
• 2.2.7 结论
• 2.3 总结
• 第三章 多环磷（膦）酸酯阻燃剂的合成
• 3.1 多环磷酸酯DTMP的合成
• 3.1.1 原料和仪器
• 3.1.2 反应原理
• 3.1.3 实验步骤
• 3.1.4 结果与讨论
• 3.1.5 产品结构表征和分析
• 3.1.6 结论
• 3.1.7 目标产物性能指标测试
• 3.2 多环磷酸酯DTEP的合成
• 3.2.1 原料和仪器
• 3.2.2 反应原理
• 3.2.3 反应步骤
• 3.2.4 结果与讨论
• 3.2.5 结构表征和热重分析
• 3.2.6 目标产物性能指标测试
• 3.3 多环膦酸酯DDMMP的合成
• 3.3.1 原料和仪器
• 3.3.2 反应原理
• 3.3.3 反应步骤
• 3.2.4 结果与讨论
• 3.2.5 结构表征和热重分析
• 3.2.6 目标产物性能指标测试
• 第四章 多环磷酸酯阻燃剂的应用研究
• 4.1 多环膦酸酯阻燃剂在PA6树脂中的应用
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 实验部分
• 4.1.3 阻燃PA6树脂性能测试方法
• 4.1.4 阻燃PA6树脂性能测试结果
• 4.2 多环膦酸酯阻燃剂在纯涤纶中的应用研究
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 环状膦酸酯阻燃剂的机理和耐水性分析
• 4.2.3 主要原料和设备
• 4.2.4 实验方法
• 4.2.5 阻燃处理工艺条件的选择
• 4.2.6 结论
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢