1，3，2-二氧磷杂环己烷衍生物的合成和阻燃性能的研究

摘要

我们设计并合成了集酸源、炭源、气源于一体的三个系列二十四个未见文献报导的化合物:①N,N′-双(5,5-二甲基-4-芳基-2-氧(硫)代-1,3,2-二氧磷杂环己基-2-)哌嗪;②N,N′-双(5,5-二甲基-4-芳基-2-氧(硫)代-1,3,2-二氧磷杂环己基-2-)乙(丙、己)二胺;③N,N′-双(5,5-二甲基-4-芳基-2-氧(硫)代-1,3,2-二氧磷杂环己基-2-)脲(硫脲、胍).我们对反应条件和后处理过程进行了探索和改进.采用IR、<'1>HNMR、<'31>PNMR、MS和元素分析等方法对目标化合物进行了结构表征,并对其波谱性质进行了系统分析,结果表明合成化合物的结构和预期目标化合物结构一致.对部分具有代表性的化合物进行了热重(TG)和差示扫描量热(DSC)分析,这些化合物多数在220℃以上开始分解,具有一定的热稳定性,在220~400℃降解迅速,与大部分高分子材料的热氧降解温区重叠,具有较好的阻燃配伍性能;600℃时,残炭量较高,具有较好的成炭作用.前两个系列的化合物在相应失重温区内都出现了吸热峰,这对阻燃体系是非常有利的.将这三个系列化合物分别应用于醇酸清漆、环氧树脂(E-44)中进行初步阻燃性能测试.其中用于环氧树脂(E-44)的水平燃烧试验(GB2408-80)是标准实验方法.结果表明,题称化合物具有较好的阻燃效果.阻燃醇酸清漆时,添加量为1％可以达到1~2秒钟内的自熄效果;当添加量为10％时,环氧树脂样条燃烧长度在10~20mm左右,均能达到自熄效果.通过热分析和初步阻燃实验结果表明,我们所合成的目标化合物都具有较好的阻燃性能,与高分子材料具有较好的配伍性,是一类具有应用开发价值的膨胀型阻燃剂.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1阻燃剂研究的现状与发展

1.2课题的提出与研究目的及意义

第二章N，N'-双(5，5-二甲基-4-芳基-2-氧(硫)代-1，3，2-二氧磷杂环己基-2-)哌嗪的合成

2.1 实验部分

2.1.1中间体1-芳基-2，2-二甲基-1，3-丙二醇M1的制备

2.1.2中间体2-氯-(4-芳基)-5，5-二甲基-2-氧(硫)代-1，3，2-二氧磷杂环己烷M2的制备

2.1.3目标化合物Ⅰ的制备

2.2 结果与讨论

2.2.1合成条件的探讨

2.2.2目标化合物Ⅰ的表征

第三章N，N'-双(5，5-二甲基-4-芳基-2-氧(硫)代-1，3，2-二氧磷杂环己基-2-)乙(丙、己)二胺的合成

3.1 实验部分

3.1.1中间体1-芳基-2，2-二甲基-1，3-丙二醇M1的制备

3.1.2中间体2-氯-(4-芳基)-5，5-二甲基-2-氧(硫)代-1，3，2-二氧磷杂环己烷M2的制备

3.1.3目标化合物Ⅱ的制备

3.2 结果与讨论

3.2.1合成条件的探讨

3.2.2目标化合物Ⅱ的表征

第四章N，N'-双(5，5-二甲基-(4-芳基)-2-氧(硫)代-1，3，2-二氧磷杂环己基-2-)脲(硫脲、胍)的合成

4.1 实验部分

4.1.1中间体1-芳基-2，2-二甲基-1，3-丙二醇M1的制备

4.1.2中间体2-氯-(4-苯基)-5，5-二甲基-2-氧(硫)代-1，3，2-二氧磷杂环己烷M2的制备

4.1.3目标化合物Ⅲ的制备

4.2结果与讨论

4.2.1合成条件的探讨

4.2.2目标化合物Ⅲ的表征

第五章合成化合物的阻燃性能

5.1 产物的热重及差热分析

5.2 产物在环氧树脂(E-44)中的阻燃应用试验

5.2.1实验方法

5.2.2结果与讨论

5.3 产物在醇酸清漆中的阻燃应用试验

5.3.1实验方法

5.3.2结果与讨论

5.4 阻燃机理的探讨

5.4.1高聚物燃烧反应

5.4.2膨胀型阻燃机理

5.4.2硫含量对阻燃性能的影响

5.4.3磷含量对阻燃性能的影响

5.4.4芳构型碳对阻燃性能的影响

第六章结论

参考文献

试剂和仪器

附图

在读期间主要发表的论文目录

致谢