新型含磷有机硅阻燃剂的合成与应用

摘要

随着高分子材料的广泛应用和功能的多样化，近年来，人们对材料的阻燃性能提出了新的要求。特别是对于纺织品，由于其于易燃或可燃，常常是造成火灾的最初着火物。阻燃已成为现代装饰布料、窗帘布以及儿童衣物等所必须具备的性能之一。
　　 阻燃剂是一种能够提高易燃或可燃物难燃性、自熄性或消烟性的助剂。目前，阻燃剂（包括抑烟剂）已成为高分子材料最重要的助剂之一，其用量仅次于增塑剂而居于第二位。现阶段对织物的阻燃整理可分为耐久和非耐久（包含半耐久阻燃整理）阻燃整理两大类。主要是卤系阻燃剂、磷（膦）酰丙酰胺阻燃系统、无机酸及其盐类的磷氮复合系统以及卤系阻燃剂。卤系阻燃剂的阻燃效果好，但使用过程易产生有毒性的HX气体，造成环埸污染，经磷氮系阻燃剂处理过的织物容易吸潮、手感较硬，部分存在甲醛残留等问题。现阶段，磷系阻燃剂得到了广泛的应用，其环保、低毒倍受青睐，但由于它的加入引起材料强力损失等缺陷，人们对其进行了各种改进研究。有机硅阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂，还是一种良好的分散剂，能增加材料间的相容性。有机硅化合物降解生成的二氧化硅，对环境友好，且热稳定性能好，它作为一类高分子阻燃剂，具有高效、无毒、低烟、防滴落、无污染等特点，未来将会有很好的发展前景。现有的实验研究表明：磷与有机硅基团之间的阻燃协同作用使高分子材料获得了良好的阻燃性能。基于上述考虑，本文利用磷酸酯对氨基硅油进行改性，合成一种侧链含磷有机硅化合物，应用于织物整理以提高其阻燃性能，并研究了其对织物性能的影响。
　　 (1)以N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)、环氧氯丙烷、磷酸三丁酯等原料合成了阻燃型磷酸酯聚硅氧烷(PPSO)。用IR、HNMR对产物及其中间体的结构进行了表征，讨论了合成条件并对产物物化性能作了测试。
　　 (2)将PPSO进行乳化得到稳定透明的微乳液，对乳液性能作了测试，将其应用到织物阻燃整理中，使织物获得了阻燃性能，实验对应用中各影响因素进行讨论确定了整理工艺。用TG对处理后的阻燃棉织物进行研究，结果表明阻燃剂对纤维起到了的脱水、炭化作用，促使了稳定固体炭层的形成。阻燃整理织物的初始裂解温度和主要裂解温度降低，成炭率提高。
　　 (3)经过整理的织物纤维表面附着了一层有机硅膜，实验对PPSO在纤维表面的成膜性作了研究，并对膜表面进行了测试分析。