新型碳硼烷衍生物的制备及对真丝织物的接枝改性

摘要

本论文利用炔基化合物与硼笼乙腈络合物的加成反应，制备了多种新型碳硼烷衍生物，得到两种碳硼烷基单体。研究了碳硼烷基单体对真丝织物的接枝改性，通过在真丝纤维上引入碳硼烷基聚合物接枝链，得到了热稳定性和阻燃性能优良的改性真丝织物。具体从以下几个方面展开：
　　（1）以甲基丙烯酸羟乙酯、溴丙炔和硼笼乙腈络合物等为原料，制得碳硼烷甲基丙烯酸酯单体(1-甲基丙烯酰氧乙氧甲基碳硼烷，PMAC)；再依次由二甲基氯硅烷和三甲基氯硅烷处理，通过还原、取代反应在碳硼烷甲基丙烯酸酯中引入硅氧烷链，得到含硅碳硼烷甲基丙烯酸酯单体1-甲基丙烯酰氧乙氧甲基-2-(1,1,1,3,3-五甲基二硅氧烷基)碳硼烷（PMASC），并用于真丝织物的接枝改性。通过FT-IR、XRD和SEM表征了接枝真丝的结构，通过TGA、DSC和微燃烧（MCC）测试了接枝真丝织物的热性能。结果表明，随着接枝率的升高，改性真丝织物的热稳定性也随之提高。
　　（2）以3-丁炔-1-醇、苯甲酰氯和硼笼乙腈络合物等为起始原料合成得到1-苯基酰氧乙基碳硼烷，然后水解得到羟乙基碳硼烷，进一步酯化合成了1-丙烯酰氧乙基碳硼烷。将制得的碳硼烷丙烯酸酯单体乳化、接枝改性真丝织物，通过 FT-IR和 SEM测试证实碳硼烷丙烯酸酯聚合物已经成功接枝到真丝织物表面。测试了接枝改性真丝的热性能和阻燃性能，改性后真丝织物的阻燃性改善，MCC分析表明，随着接枝率增大，在真丝中引入的碳硼烷聚合物越多，改性真丝织物的热稳定性越好。
　　（3）由碳硼烷丙烯酸酯单体与甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯（PAM-200）复配对真丝接枝改性处理，在真丝纤维大分子上引入硅、磷元素接枝链。经过FTIR、SEM和 EDS分析，表明真丝织物已经与两种单体发生接枝共聚反应。分析了含磷单体/含硼单体复配接枝改性真丝织物燃烧后的残炭骨架，测得残炭截面为由空心结构组成的完整骨架，这些骨架由磷元素的炭化效应和硼元素高温氧化生成的氧化硼而形成。燃烧残留炭层的生成可隔绝外部氧气和热量进入到纤维内部，因此织物阻燃性能提高。
　　对比三种不同接枝改性方法可知：以含硅碳硼烷基单体接枝改性时，改性真丝热释放速率明显降低，残炭量提高，极限氧指数增大，真丝织物的火灾危险性变小。但改性真丝织物尚未达到阻燃织物的标准。单独由甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯接枝改性真丝可获得较好的阻燃效果，进一步加入1-丙烯酰氧乙基碳硼烷复配接枝改性时，改性真丝的LOI达到29.8％，达到了阻燃纤维的标准。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1硼烷化学

1.2 碳硼烷的结构与性质

1.3 碳硼烷及其衍生物的合成

1.4 碳硼烷及其衍生物的反应性

1.5 碳硼烷及其衍生物的应用

1.6 硼系阻燃剂对真丝的阻燃

1.7 本论文立意依据及意义

1.8 本论文的研究工作

第二章 碳硼烷基甲基丙烯酸酯的合成及真丝织物接枝改性

2.1 引言

2.2 实验材料、试剂和仪器

2.3 含硅碳硼烷基甲基丙烯酸酯的合成

2.4 织物接枝及接枝率计算

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

第三章 1-丙烯酰氧乙基碳硼烷的合成及对真丝的接枝改性

3.1 引言

3.2 实验材料、试剂和仪器

3.3 苯甲酸丁炔酯的合成

3.4 真丝织物的接枝

3.5 结果与讨论

3.6 本章小节

第四章 碳硼烷单体/磷酸酯单体对真丝织物的复配接枝改性

4.1 引言

4.2 实验材料、试剂和仪器

4.3 接枝改性

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结 论

参考文献

硕士期间发表的论文及专利

致谢