磷酸酯类与三聚氯氰类膨胀型阻燃剂的设计、合成及其固液相平衡的研究

摘要

聚合物材料由于其良好的热稳定性、抗化学腐蚀性和机械性能被用于许多领域，但是绝大部分的聚合物材料是易燃的，这极大的限制了聚合物的使用。因此，如何阻燃成为了全民关注的热点。阻燃最有效快捷的方法是加入阻燃剂。因此，研究和开发高效环保的阻燃剂势在必行。
　　本文设计合成了两种体系的膨胀型阻燃化合物：
　　一．苯酚为碳源体系的研究：以苯酚为碳源，三氯氧磷为酸源，合成了重要中间体氯代磷酸二苯酯，并对反应条件进行了优化。以哌嗪为氮源，与氯代磷酸二苯酯反应，合成了N,N-哌嗪磷酸二苯酯，收率达到89.7％。
　　以氯代磷酸二苯酯与哌嗪的反应为模板，以对苯二胺、乙二胺、己二胺、环己胺为氮源，合成了系列化合物收率分别为：88.5%，90.2%，85.8%，88.3%。
　　二．三聚氯氰类阻燃剂的合成：三聚氯氰、乙胺和哌嗪为反应物，分别用水、丙酮、二氧六环作为溶剂，反应均能得到N-乙基三嗪-哌嗪共聚物并具有阻燃性能，但是溶剂不同，聚合度不同。二氧六环沸点最高，聚合度最大。其中以二氧六环作溶剂收率最高为90.7%。
　　为给工业化结晶提供数据支持，本文对N,N-哌嗪磷酸二苯酯（TPPDP）进行了固液相平衡研究，主要分为TPPDP在单溶剂中和在混合溶剂中的溶解度。
　　一．TPPDP在单溶剂中的溶解度：本文使用重力法测得了TPPDP在不同温度不同溶剂中的溶解度。分子模拟（ES）和Scatchard-Hildebrand模型使用分子间作用能和溶解度参数解释了溶解规律。改进Apelblat模型,Wilson模型,和NRTL模型用来关联实验测得的溶解度数据。其中Wilson模型呈现出最好的回归结果。此外，NRTL-SAC模型预测了TPPDP在不同溶剂中的溶解度
　　二．TPPDP在混合溶剂中的溶解度：本文使用重力法测量了不同温度不同溶剂组成TPPDP在乙醇+二氯甲烷体系和正己烷+二氯甲烷体系的溶解度。改进Apelblat模型和(CNIBS)/Redlich-Kister模型分别用来描述溶解度随温度的变化和溶解度随溶剂组成的变化。Wilson, NRTL和Jouyban–Acree模型用来关联溶解度数据，其中Jouyban-Acree模型给出最好的关联结果。溶解热力学性质（焓、熵、吉布斯自由能）基于改进Apelblat模型计算获得用来了解溶解性。

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第一章 文献综述

1.1引言

1.2阻燃剂的发展

1.3聚合物的燃烧

1.4阻燃剂的阻燃机理

1.5 阻燃剂的基本要求

1.6 阻燃剂的分类

1.7 固液相平衡的研究

1.8 本文研究思路及研究

第二章 实验部分

2.1主要原料的来源及规格

2.2分析仪器和方法

2.3苯酚体系阻燃剂的合成

2.4以三聚氯氰为碳源合成实验部分

2.5 TPPDP在单溶剂中的固液相平衡

2.6 TPPDP在三元体系中的溶解度

第三章 结果与讨论

3.1磷酸酯类阻燃剂的合成结果讨论

3.2三聚氯氰类阻燃剂类结果讨论

3.3 TPPDP在单溶剂中的固液相平衡结果分析与讨论

3.4 TPPDP在混合溶剂中的固液相平衡结果讨论

第四章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢