有机磷系阻燃剂的合成及其在尼龙中的应用

摘要

尼龙具有良好的机械性能和加工性能，被广泛应用于电子通讯、纺织品、化工制造等领域。但是，作为一种易燃高分子材料，尼龙极易引发火灾，通过在尼龙中添加阻燃剂可以提高其阻燃性。近几年，人们的环保意识在不断加强，对尼龙的阻燃要求也日益严苛。与大多数卤系阻燃剂相比，有机磷系阻燃剂具有高效、抑烟、无毒、无卤等特点。目前添加型存在添加量大、与基体相容性不好等缺点，在一定程度上限制了其应用。因此，开发低挥发性、高效、与基体相容性好和无毒的反应型有机磷阻燃剂并将其应用于尼龙是提高尼龙阻燃性的有效途径。
　　本文首先以次磷酸、原甲酸三甲酯和丙烯腈为原料，制备含磷阻燃剂双（2-羧基乙基）膦酸，表征其分子结构，并探讨了最佳反应条件。其次，使用己二胺对双（2-羧基乙基）膦酸进行胺化处理，表征其分子结构和热性能。最后，将胺化产物双（2-羧基乙基）膦酸-己二胺作为阻燃单体加入到尼龙66中，制备阻燃尼龙66，表征其分子结构，并研究该阻燃剂对尼龙66的热性能和阻燃性能的影响。
　　研究结果表明：（1）双（2-羧基乙基）膦酸合成最佳工艺条件为：n（次磷酸）:n（原甲酸三甲酯）=1.0:1.3，反应温度20~30℃，反应时间3 h，收率可达50.79％。起始分温度为192℃，难以满足尼龙66等高聚物聚合反应的温度要求；（2）与双（2-羧基乙基）膦酸相比，起始分解温度提高到了240℃，热稳定性更好，基本能够满足尼龙66聚合条件；（3）界面聚合法制备的不同双（2-羧基乙基）膦酸-己二胺含量的阻燃尼龙66不仅具有尼龙66的典型结构，还出现了双（2-羧基乙基）膦酸的结构特征，证明双（2-羧基乙基）膦酸-己二胺已经聚合到尼龙66的主链上；（4）阻燃结构的引入改变了尼龙66的热分解过程，在600℃时的成炭率有所提高，LOI值随着阻燃剂添加量的增加而增加，这在一定程度上改善了尼龙66的阻燃性能。

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第一章 绪论

1.1 课题的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的研究目的和主要研究内容

第二章 反应型阻燃剂双（2-羧基乙基）膦酸的合成

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 小结

第三章 双（2-羧基乙基）膦酸的胺化研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 阻燃尼龙66的制备及其结构性能研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间学术成果

致谢