多环膦(磷)酸酯类阻燃剂的合成与应用研究

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110 g/L时,阻燃效果可达到国标B1级。