新型单分子膨胀阻燃剂的合成及阻燃聚乙烯

摘要

本文通过甲基膦酸和无水哌嗪反应制备中间体二甲基膦酸哌嗪,将其与新戊二醇进行酯化反应,制备出新型单分子膨胀阻燃剂甲基膦酸-哌嗪-新戊二醇齐聚物(MPPNGO),通过傅里叶红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征.通过热重分析(TGA)对阻燃剂MPPNGO的热稳定性及成炭性能进行了表征.测试结果表明,合成物MPPNGO的起始分解温度为233.1℃,在600oC时的残炭量为12wt％,表明MPPNGO具有良好的热稳定性,可以满足聚乙烯(PE)的加工要求.将阻燃剂MPPNGO添加到PE中制备阻燃PE材料.通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)对材料的阻燃性能进行了表征;通过TGA对阻燃PE的热降解行为进行了分析,通过FTIR对阻燃PE的残炭进行了分析.结果 表明:当MPPNGO添加17 wt％时,3.2mm的样品达到了UL-94 V-0级,LOI为23.7％,表明MPPNGO阻燃性能优异.TGA测试表明:MPPNGO的加入促进了材料的提前降解和成炭,提高了材料在高温时的热稳定性.残炭的FTIR测试表明,阻燃PE材料燃烧后,阻燃剂中的磷以磷氧化物的形式留在了炭层中,起到了加固炭层的作用,有利于材料阻燃性能的提高.