上述的阻燃过程如下图所示:
1. 4 季戊四醇类膨胀型阻燃剂的应用
1.4.1 膨胀型阻燃剂在聚丙烯中的应用
用于PP的膨胀型阻燃体系一般以APP (酸源,即为脱水剂)、PER(炭源)、三聚氰胺(气源)为主要成分[ ]。因为季戊四醇是极性很强的物质,所以与非极性的高聚物树脂的相容性很差,在加入阻燃剂后,材料的物理机械性能就会下降,这就成为了膨胀型阻燃材料应用的最大障碍[ - ]。就此国内外众多专家对此进行了大量研究取得了许多瞩目成就。
1.4.2 膨胀型阻燃剂在ABS中的应用
丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯(ABS)由于其具良好的机械性能,耐化学性和加工优势 [21]。前述特点使其成为一种广泛使用的热塑性材料。在许多应用中,需要在ABS树脂中构造一种阻燃成分。
常见用于ABS的阻燃剂是含溴化合物,虽然含卤阻燃剂应用效果显著,但是其在燃烧过程中产生的大量有毒和腐蚀性烟雾导致环境问题。有机磷酸酯作为不含卤素的阻燃剂是已知的用于取代卤素型阻燃剂的优良候选,但是常用的机磷酸酯蒸发温度十分低于ABS的加工温度,导致TPP和其类似物在加工过程中部分分解。一种新的季戊四醇类单质膨胀型阻燃剂,聚(二氨基二苯基甲烷的螺环季戊四醇双膦酸盐)(PDSPB)作为添加物加入ABS中,通过热重分析(TGA)和锥形量热仪测试对其的热分解行为和燃烧性能进行了研究。并通过扫描电子显微镜(SEM)对其燃烧后的残余物进行了研究,得出合成的PDSPB是一种有效的膨胀阻燃剂,并且值得做进一步研究[ ]。
1. 5 本课题研究的主要内容及创新源]自=751^`论\文"网·www.751com.cn/
1.5.1 本课题研究的主要内容
本课题根据要求进行分子设计,以季戊四醇、三氯氧磷等为原料,合成了中间体季戊四醇二磷酰氯,中间体分别与二乙胺、哌嗪、乙二胺反应制备了三种膨胀型阻燃剂。并应采用正交试验法对其中一种聚合反应的反应条件进行优化,得出最佳工艺条件。同时,用FT-IR、1HNMR对合成阻燃剂的结构进行了表征,从而确定其分子结构。通过热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)对产品剩炭率进行测试并采用马沸炉煅烧法测定样品的膨胀度,总结规律,找出性能优良的膨胀型阻燃剂。
1.5.2 本课题的创新及意义
(1) 在制备季戊四醇二磷酰氯时,采用了超声波技术,文献报道的反应时间长(24h),反应温度高(100-110℃),产率低,引入超声波技术很好的解决了上述问题,从而减少了反应时间,降低反应温度,并且提高了产率。
(2) 本课题制备了三种“三位一体”膨胀型阻燃剂,其与传统的“混合型”阻燃剂及含卤阻燃剂相比具有:热稳定性好、低烟、低吸湿性等优点,符合当前的环保要求,具有较好的研究前景。
(3) 本文以自制的阻燃剂用于阻燃聚丙烯试验,测定其氧指数(LOI)和拉伸强度,代替了传统的复配使用的方法。其优点在于将酸源、碳源、气源结合在一个分子上,从本质上解决了阻燃剂各组分的分配不均匀问题,有利于起到磷、氮的协调作用,有效发挥阻燃剂的阻燃性能。