膨胀型磺酸盐阻燃剂的合成及其阻燃聚碳酸酯的研究

摘要

聚碳酸酯（PC）易燃的弊端限制了其在特定领域的使用。目前PC用阻燃剂的研究方向是：高效、环保，多元素协同阻燃，提高其与基材相容性等问题。本论文主要依据多元素协同阻燃这一思路，研究了以下三方面内容：
　　（1）使用KTS（含氮型磺酸盐阻燃剂）与RDP（间苯二酚双（二苯基磷酸酯））复配成一种含硫、氮、磷三种阻燃元素的复配阻燃剂，考察了分子间多元素协同阻燃的作用。KTS和RDP产生了明显的协同阻燃效应，显著提高了PC复合材料的阻燃性能，其最佳复配比1:100时，极限氧指数（LOI）值可以增加12个单位，达到垂直燃烧V-0级。力学性能研究结果表明与单独使用KTS相比，其拉伸强度、弯曲强度分别提高了5.45％、8.50%，冲击强度降低了8.96%；热稳定性表明复配阻燃剂使PC热降解速率减缓，初始分解温度提前，较高温度下保持了高残炭量；根据Broido方法研究热分解动力学表明，复配阻燃剂的加入使PC热降解过程的表观活化能（E）升高。耐水性能测试表明RDP的加入改善了KTS耐水性差的问题。
　　（2）以三聚氯氰、对氨基苯磺酸、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）为原料，合成分子内同时含硫、氮、磷三种元素的两种膨胀型磺酸盐阻燃剂（SNP-Na和SNP-K）。热稳定性研究表明合成的阻燃剂具有良好的高温热稳定性，初始分解温度（380℃）大于PC的加工温度（约270℃）。
　　（3）将SNP-Na、SNP-K分别添加到PC中，研究了分子内多元素协同阻燃作用。当SNP-Na和SNP-K的添加量为0.075wt.%时，LOI值分别为34.8%、34.3%，能达到垂直燃烧V-0等级，没有熔滴滴落现象。添加阻燃剂使PC的初始分解温度提前，减缓了热降解速率，促进蓬松、连续炭层的形成。使用Broido、Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa（FWO）方法研究热分解动力学表明阻燃剂的加入加速了PC降解，降低了E值。锥形量热（CONE）分析表明，阻燃剂可能存在气相与凝聚相双重阻燃机理。不同的金属离子会对热稳定性能以及燃烧后炭层的形貌有显著的影响。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

主要符号

目录

1.绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2阻燃剂

1.3阻燃机理

1.4阻燃剂的发展方向

1.5聚碳酸酯

1.6聚碳酸酯常用无卤阻燃剂

1.7本文研究内容和研究思路

2.分子间硫、氮、磷复配阻燃聚碳酸酯的性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果讨论与分析

2.4本章小结

3.膨胀型磺酸盐阻燃剂的制备及表征

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4.膨胀型磺酸盐阻燃剂阻燃性能研究

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3本章小结

5.结论

一、分子间硫、氮、磷复配阻燃聚碳酸酯

二、分子内含硫、氮、磷阻燃剂的合成

三、阻燃聚碳酸酯复合材料的性能研究

参考文献

攻读博士或硕士学位期间所取得的研究成果

致谢