有机膨胀型氮磷阻燃剂的合成及应用研究

摘要

目前，阻燃领域的研究热点越来越集中在环境友好型的膨胀型氮磷阻燃剂的探索研究和发展。用该阻燃剂处理的聚丙烯或包装纸可以在很大程度上提高材料的阻燃性能，同时还可有效抑制释放有毒烟尘和气体。近几年，集炭源，酸源和气源为一体的膨胀型阻燃剂(IFR)的发展最迅速，研究也最深入，但是这类阻燃剂大多都为液态，在使用中和运输中极不方便，而且在世界范围内很少有人能突破性的开发出比较少见的有良好性能的新型阻燃剂，就算是采用两种或两种以上的高效阻燃剂协同阻燃也只是在近几年才有研究。磷酸蜜胺盐类的大分子化合物既有酸源又有气源，其中含阻燃元素氮的三聚氰胺即气源，含阻燃元素磷的磷酸即酸源，在阻燃聚合物时，它可以同时运用两大阻燃机理以实现快速阻燃目的，是一类高效的阻燃剂。
　　 本文以IFR/聚丙烯(PP)和IFR/包装纸为研究对象，分别合成了三种三聚氰胺磷酸盐类阻燃剂，并研究了这三种阻燃剂与无机阻燃剂(APP)协同作用下的阻燃性能，最后探索了不同配比下的阻燃聚丙烯(PP)和阻燃包装纸的力学性能影响。具体工作为:
　　 (1)采用简单工艺分别以季戊四醇，甘露醇，双酚A为碳源，以磷酸，三氯氧磷为酸源，以三聚氰胺为气源合成三种有机膨胀型磷酸酯蜜胺盐阻燃剂。分别采用正交试验对合成反应的物料比、反应温度、反应时间以及催化剂进行了探索研究，确定了最佳合成工艺，并对其结构和热性能进行表征。
　　 (2)以聚丙烯为基材，分别将合成的三种阻燃剂(IFR-1、IFR-2、IFR-3)与聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)复配使用，研究在不同配比下各种阻燃材料的极限氧指数和垂直燃烧级数，确定其最佳复配比，然后对比研究聚丙烯和三种聚丙烯材料的热性能和力学性能，最后对其燃烧后形貌进行分析研究。研究表明:当复配阻燃剂IFR-1+APP+PER、IFR-2+APP+PER、IFR-3+APP+PER分别为15％+5％+2％、14％+5％+3％、12％+3％+3％时，它们的氧指数分别为31.5、31.9、33.1，阻燃效果佳。
　　 (3)以包装纸为基材，分别将合成的三种阻燃剂（IFR-1、IFR-2、IFR-3）与聚磷酸铵(APP)复配使用，研究在不同配比下各种阻燃材料的极限氧指数和垂直燃烧级数，确定其最佳复配比，然后对比研究包装纸和三种阻燃包装纸的力学性能，结果表明:它们都在一定程度上提高了纸张的韧性。

目录

摘要

缩略语对照表

1 绪论

1．1 阻燃的意义

1．2 阻燃技术发展概况

1．3 阻燃剂概述

1．3．1 阻燃剂分类

1．3．2 阻燃剂的阻燃理论

1．4 膨胀型阻燃剂的发展方向

1．5 课题的研究意义和内容

1．5．1 课题的研究意义

1．5．2 研究内容

2 膨胀型含氮磷蜜胺盐类阻燃剂的合成及表征

2．1 引言

2．2 膨胀型阻燃剂季戊四醇双磷酸蜜胺盐(IFR-1)的合成及表征

2．2．1 引言

2．2．2 实验部分

2．2．3 结果与讨论

2．2．4 小结

2．3 膨胀型阻燃剂甘露醇双磷酸蜜胺盐(IFR-2)的合成及表征

2．3．1 引言

2．3．2 实验部分

2．3．3 结果与讨论

2．3．4 小结

2．4 膨胀型阻燃剂双酚A双磷酰蜜胺盐(IFR-3)的合成及表征

2．4．1 引言

2．4．2 实验部分

2．4．3 结果与讨论

2．4．4 小结

3 氮磷蜜胺盐类阻燃剂在聚丙烯中的应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要原料与设备

3．2．2 协效阻燃聚丙烯合成工艺

3．2．3 阻燃聚丙烯样品的制备

3．2．4 阻燃性能测试

3．2．5 阻燃聚丙烯热性能测试

3．2．6 阻燃聚丙烯扫描电镜(SEM)测试

3．2．7 阻燃聚丙烯力学性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 协效阻燃聚丙烯的阻燃性能分析

3．3．2 协效阻燃聚丙烯的热分析

3．3．3 协效阻燃聚丙烯的成炭形貌分析

3．3．4 协效阻燃聚丙烯的力学性能分析

3．4 小结

4 氮磷蜜胺盐类阻燃剂在包装纸中的应用

4．1 引言

4．1．1 纸质材料的阻燃机理

4．1．2 纸质材料阻燃存在的主要问题

4．2 实验部分

4．2．1 主要原料与设备

4．2．2 阻燃纸张的性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 阻燃性能分析

4．3．2 阻燃纸张的炭化形貌分析

4．3．3 阻燃纸张的力学性能分析

4．4 小结

5 本文结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及专利成果目录

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