阻燃性本色浆的磷酯化新工艺探索

摘要

植物纤维是地球上含量最丰富的天然高分子材料，由于其不溶不熔限制了深加工和更广泛应用。纤维材料因其可燃，发热量高、容易引发火灾，常常给人民的生命财产造成重大损失。因此，开发成本低、效果好的阻燃纤维意义重大！
　　纤维素磷酸酯是很有发展前景的阻燃纤维，技术难点是在纤维素大分子葡萄糖环基上引入一定量的磷酸基，使其达到阻燃要求。制备高取代度的纤维素磷酸酯的方法和报道较少，尤其是非均相法直接磷酯化纤维更少有人研究。本论文以新工艺制得的廉价本色浆为纤维原料，比较研究了H3PO4、 H3PO3、 P2O5、P2O5+H2SO4、POCl3、PCl3等磷化试剂在非质子性溶剂中得到磷酯化物的阻燃效果，筛选出了能够满足阻燃性要求和具有经济技术可行性的三组有潜力的体系。其中PCl3/DCE/Py体系和POCl3/DCE/Py体系己可制备符合阻燃要求的纤维磷酸酯，H2SO4/P2O5/DCE体系表现出很好的潜力，可作为本色浆磷酯化最有应用潜力的生产工艺进行深入开发。
　　本论文还用各种分析手段对纤维原料的化学组成、纤维素含量、热失重、表面形貌、水分和灰分含量进行分析比较;对本色浆纤维素结构特点和预处理前后的溶解、溶胀及表面形貌变化规律有了较为深入的了解;用FT-IR和CP/MASNMR等分析手段对磷酯化产物结构进行了确认。为纤维磷酯化工艺路线的选择和工艺条件的优化进行了大量探索性和对比实验，已取得了有工业应用可行性的阶段性成果，将促进阻燃纤维材料的开发和应用，产生重要的社会、经济和环保效益。

目录

声明

摘要

符号缩写表

第一章 绪论

1．1 纤维素简介

1．1．1 纤维素的结构

1．1．2 纤维素的化学反应特点

1．1．3 纤维素的功能化

1．1．4 改性纤维素的应用

1．1．5 纤维素磷酯化

1．2 阻燃剂及其阻燃机理

1．2．1 阻燃的必要性

1．2．2 阻燃技术的发展概况

1．2．3 阻燃剂的分类

1．2．4 阻燃剂作用机理

1．2．5 磷酸酯类阻燃剂

1．3 纤维素阻燃技术进展

1．3．1 纤维阻燃的必要性

1．3．2 纤维素的燃烧

1．3．3 纤维素阻燃改性

1．3．4 纤维素阻燃性能的测试方法及标准

1．3．5 阻燃纤维的应用

1．4 本论文的主要研究内容及意义

参考文献

第二章 纤维素原料分析

2．1 引言

2．2 试剂和仪器

2．2．1 实验试剂材料

2．2．2 实验仪器

2．3 元素分析

2．4 本色浆纤维素含量测定

2．4．1 硝酸-乙醇法

2．4．2 蒽酮比色法

2．4．3 结果讨论

2．5 红外(FT-IR)分析

2．6 热失重(TG)分析

2．7 扫描电镜(SEM)分析

2．8 水分含量测定

2．9 灰分测定

2．10 本章小结

参考文献

第三章 本色浆纤维预处理

3．1 引言

3．2 试剂和仪器

3．2．1 实验试剂材料

3．2．2 实验仪器

3．3 预处理方法概述

3．3．1 物理法

3．3．2 化学法

3．3．3 生物法

3．3．4 综合法

3．4 氯化锌预处理

3．4．1 实验方法

3．4．2 实验现象和结果

3．4．3 分析表征

3．4．4 实验小结

3．5 氢氧化钠预处理

3．5．1 实验方法

3．5．2 分析表征

3．5．3 实验小结

3．6 水／乙醇／正己醇预处理

3．6．1 实验方法

3．6．2 分析表征

3．6．3 实验小结

3．7 本章小结

参考文献

第四章 本色浆的溶解

4．1 引言

4．2 试剂和仪器

4．2．1 实验试剂材料

4．2．2 实验仪器

4．3 溶解体系概述

4．3．1 传统纤维素溶剂体系

4．3．2 新型的纤维溶解体系

4．4 磷酸溶解

4．4．1 实验方法

4．4．2 结果与讨论

4．4．3 纤维素在磷酸中的溶解机理

4．4．4 实验小结

4．5 NaOH／尿素／硫脲／H2O溶解

4．5．1 实验方法

4．5．2 结果与讨论

4．5．3 实验小结

4．6 本章小结

参考文献

第五章 本色浆纤维磷酯化研究

5．1 引言

5．2 磷酯化方法概述

5．3 试剂和仪器

5．3．1 试剂材料

5．3．2 实验仪器

5．4 实验部分

5．4．1 前期实验探索

5．4．2 P2O5+H2SO4体系

5．4．3 亚磷酸体系

5．4．4 焦磷酸、多聚磷酸和P2O5体系

5．4．5 POCl3体系

5．4．6 PCl3体系

5．5 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

附录一 纤维素溶解显微图

附录二 核磁谱图

附录三 TG曲线

硕士期间发表的论文

致谢