高效阻燃聚醚型TPU材料及其性能研究

通过原位合成的方法在聚醚型热塑性聚氨酯弹性体（TPU）中加入六苯氧基环三磷腈（HPCTP）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）复配体系来改善材料的阻燃性能。通过对材料进行燃烧实验、氧指数测试、热重分析、力学性能及熔体性能检测发现,HPCTP和MCA的协同作用能够有效改善复合材料的阻燃性能,提高TPU材料的耐温性能、力学性能及加工性能,使TPU获得最佳的综合性能。     

分子间磷杂菲与磷腈双基协同阻燃环氧树脂研究

将六苯氧基环三磷腈(HPCP)和9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物(DOPO)复合应用于阻燃环氧树脂(EP),通过极限氧指数和垂直燃烧性能测试、热失重分析、锥形量热分析等研究了其协同阻燃EP的性能,探讨了协同阻燃机理。结果表明,当DOPO在HPCP/DOPO复合阻燃剂中所占比例达到80%时,样品的阻燃级别达到UL94 V–0级,总热释放量降低,优于两种阻燃剂单独使用条件下对EP的阻燃效果,表明磷腈和磷杂菲两种阻燃剂之间存在着协同阻燃效应。     

三邻苯二胺基环三磷腈的合成及在EVA中的阻燃研究

以六氯环三磷腈和邻苯二胺为为起始原料,甲苯为溶剂,三乙胺为缚酸剂,一步法合成三邻苯二胺基环三磷腈(HACTP)。采用HPLC、FT-IR、MS、31P-NMR和1H-NMR对化合物进行了表征。所得HACTP和聚磷酸铵(APP)、阻燃协效剂复配成膨胀型阻燃剂(IFR),添加到EVA材料中进行阻燃研究。通过对不同配方的试验,得到阻燃效果较好的阻燃剂配方:HACTP为32.84%,APP为50.04%,阻燃协效剂为17.12%。用该配方阻燃的EVA,LOI为36.8%,拉伸强度为5.46 MPa,断裂伸长率为594.95%,整体性能优良。     

磷腈化合物在阻燃聚合物领域的研究进展

简述了近几年来磷腈衍生物在阻燃高分子材料领域的应用,重点介绍了其对于环氧树脂(EP)、聚氨酯(PU)、聚酯、聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金等材料的热稳定性、阻燃性能的影响.阐述了可能存在的阻燃机理,并对磷腈阻燃剂的发展方向进行了展望.     

HIMCP的合成及其对PET阻燃性能的影响

将含氮杂环化合物咪唑引入六氯环三磷腈(HCCP)中得到一种新型磷腈类阻燃剂——六(4-咪唑亚甲基苯氧基)环三磷腈(HIMCP),并对其结构进行了表征。同时通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试和热重分析(TGA)研究了HIMCP对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃性能的影响,并探究了HIMCP的阻燃机理。结果表明:当HIMCP添加量为6%时,PET/HIMCP复合材料的LOI达到最大值(33.3%);PET/HIMCP复合材料的阻燃等级均能达到UL 94V-0级。另外,PET/HIMCP复合材料的残炭内部为多孔结构,而其外表面则形成了均匀而且致密的炭层,从而使材料的阻燃性能得到有效改善。     

DOPO/环己胺接枝环三磷腈衍生物的合成及其阻燃性能研究

合成了一种具有磷腈和磷杂菲基团的阻燃剂六-[4-(N-环己基-DOPO-次甲基)苯氧基]环三磷腈(M-CTP)。通过傅里叶变换红外(FTIR)、1H和31P核磁共振波谱(NMR)方法对M-CTP结构进行表征。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、热重分析(TGA)等方法对阻燃环氧树脂固化物的阻燃性能与热稳定性进行分析。采用扫描电镜(SEM)、mapping测试(EDX)对燃烧后的碳层形貌及元素分布进行分析。研究结果表明,M-CTP的结构与分子设计相符,当阻燃环氧树脂固化物中M-CTP添加量为20g,磷含量为1.4%时,测试样条全部通过UL-94-V-0级,LOI值达到34.6%;M-CTP有效地降低了环氧树脂固化物燃烧过程热量和烟的释放,残余量增加,表明M-CTP对环氧树脂具有良好的阻燃效果。     

改性六氯环三聚磷腈的制备及阻燃性能

将六氯环三磷腈和罗丹明B-酰胺为起始原料,通过亲核取代反应合成新型聚磷腈阻燃剂。采用红外光谱、氢核磁谱和碳核磁谱(1HNMR和13CNMR)对合成的阻燃剂结构进行表征,这些表征数据可以作为该阻燃剂的特征数据使用。其次采用差示扫描量热分析(DSC)技术分析了该阻燃剂的热稳定性,结果表明合成的阻燃剂初始分解温度在286.5℃左右。将合成的阻燃剂添加于环氧树脂中,评价了其阻燃性能。氧指数数据显示添加阻燃剂的环氧树脂氧指数数值为24±0.1,较添加同样量的商用阻燃剂的氧指数更高,这表明合成的改性六氯环三聚磷腈较商用阻燃剂的阻燃效果更优,具有良好的阻燃特性。     

酚氧基环三磷腈的合成及其在聚烯烃弹性体中的协同阻燃特性

以苯酚与六氯环三磷腈为原料,氢氧化钠为催化剂,在四氢呋喃溶剂中直接合成了环三磷腈的苯酚取代物,避免了金属钠或NaH的使用,合成工艺简便而安全。将所合成的酚氧基环三磷腈与氢氧化镁复配用于聚烯烃弹性体的阻燃。结果表明,所合成的磷腈衍生物与氢氧化镁具有良好的协同阻燃作用,当体系中氢氧化镁的质量分数为48%,酚氧基环三磷腈质量分数为2%时,共混物的限氧指数达到36%,具有良好的阻燃效果。     

环三磷腈衍生物改性的阻燃水性聚氨酯的合成与表征

以三聚氯化磷腈(HCCP)、2,2′-联苯酚和1,6-己二胺为主要原料，合成了具有端氨基的环三磷腈衍生物(HCCP-6),HCCP-6通过化学反应接入WPU预聚物中，制备出系列HCCP-6改性的阻燃水性聚氨酯(NPWPU)。讨论了HCCP-6用量对NPWPU阻燃性能的影响，并利用核磁、红外、极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)及扫描电镜(SEM)测试对HCCP-6及NPWPU进行表征。结果表明，HCCP-6质量分数在8%以上，NPWPU胶膜垂直燃烧级别可达到V-0(UL-94)难燃级别；HCCP-6质量分数10%时，胶膜LOI可提高至27.5%;残炭层SEM测试也证明NPWPU有很好的阻燃和自熄效果；HCCP-6可以明显提升NPWPU的力学性能。     

聚二氯磷腈制备工艺的研究

以六氯环三磷腈为原料,直接热开环聚合制备线性聚二氯磷腈。深入探讨了影响聚二氯磷腈合成的因素,找出了最佳的合成工艺,即反应温度250℃,反应时间10h,产品提纯的工艺为:先用苯将其溶解再用正庚烷提取,最高收率为64%,并采用红外(FT-IR)光谱对产物的结构进行表征。     

酚氧基环磷腈阻燃环氧树脂的热解过程研究

用自制六氯环三磷腈通过亲核取代反应制备了六（酚氧基）环三磷腈（HPCP）,并将HPCP与环氧树脂（EP）以不同比例共混,固化成型,采用氧指数仪和热质联用仪对其热性能和降解机理进行分析。结果表明,在EP中加入HPCP可提高材料的热解残炭率;当添加10份HPCP时,阻燃EP的极限氧指数可达27.0 %;HPCP的阻燃机理是其所含的氮磷2种元素的协效作用与自缩合放出H2O分子2种阻燃机理的共同作用。     

环磷腈基无卤阻燃环氧树脂的合成及其性能

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛和环氧氯丙烷为原料合成了一种环磷腈基环氧树脂(PNEP),利用核磁(NMR)及傅里叶红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征。以PNEP为基体,分别用4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)与4,4'-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂制备了两种环氧树脂固化物材料——DDM-PNEP和DDS-PNEP。通过极限氧指数(LOI)与热重分析(TGA)测试了材料的阻燃性能、热稳定性及成炭性能,并利用扫描电镜(SEM)对燃烧后残炭的形貌进行了表征。结果表明,制备的DDM-PNEP固化物具有更优异的阻燃性能,LOI可达27.1%;PNEP固化物初始热降解温度较低,DDM-PNEP为152℃,DDS-PNEP为159℃;主要热降解过程分两个阶段:DDM-PNEP为152~320℃和370~505℃两个阶段,DDS-PNEP为159~355℃和358~552℃两个阶段;DDMPNEP具有更好的成炭效果,600℃时残炭率为54.71%;SEM扫描测试结果表明,DDM-PNEP燃烧时形成的炭层致密均匀,能够起到良好的阻燃作用。     

六苯氧基环三磷腈对聚碳酸酯的阻燃作用

通过极限氧指数测定(LOI)、垂直燃烧和锥型量热分析研究了六苯氧基环三磷腈(HPTCP)对聚碳酸酯(PC)的阻燃性影响。结果表明:HPTCP对PC具有良好的阻燃效果,当添加质量分数为10%时,阻燃PC的LOI就高达30.7%,阻燃等级达FV-0,与未阻燃PC相比,其最高热释放速率明显降低,质量损失变慢,点燃时间和完全燃烧所需时间延长。热失重和残余物分析结果表明,HPTCP主要是通过凝聚相机理产生阻燃作用,HPTCP热解形成的磷酸类化合物促进了PC成炭,形成的膨胀性炭层通过隔热、隔氧及阻止PC分解产物的挥发而产生阻燃作用。     

干法合成POSS基环交联聚磷腈阻燃环氧树脂实验研究

以六氯环三磷腈和八对氨基苯基-POSS为反应原料,干法制备POSS基环交联聚磷腈阻燃剂POSS@HCCP,用于阻燃环氧树脂(EP)。结果表明：当POSS@HCCP的添加量为6%,EP/POSS@HCCP的极限氧指数(LOI)达到30.9%,且UL-94通过V-0级,其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放量(THR)、总烟气释放量(TSP)分别为477.1 kW/m²、69.5 MJ/m²和23.2 m²,相比纯EP,分别降低58.4%、21.4%和49.2%。将EP/POSS@HCCP在水中浸泡72 h后,LOI仍达到30.1%,且UL-94通过V-0级,表现良好的耐水性能。     

阻燃剂六(4-酰腙基-2-甲氧基苯氧基)环三磷腈的合成及对ABS树脂的阻燃

以六氯环三磷腈为原料,与香兰醛发生亲核取代反应制得六(4-甲酰基-2-甲氧基苯氧基)环三聚磷腈(Ⅰ),Ⅰ再与取代酰肼反应得到相应的六(4-酰腙基-2-甲氧基苯氧基)环三磷腈类化合物(Ⅱa~Ⅱg),利用IR、1HNMR、13CNMR、ESI-MS和元素分析对化合物的结构进行了表征;并用化合物(Ⅱa~Ⅱg)对ABS树脂进行阻燃处理,测试了其限氧指数和UL 94垂直燃烧性能。结果表明,化合物(Ⅱa~Ⅱg)对ABS树脂均具有显著地阻燃效果,化合物Ⅱe、Ⅱf阻燃效果最好。     

阻燃剂六(4-酰腙基-2-甲氧基苯氧基)环三磷腈的合成及对ABS树脂的阻燃研究

以六氯环三磷腈为原料,与香兰醛发生亲核取代制得六(4-甲酰基-2-甲氧基苯氧基)环三聚磷腈（I）,I再与取代酰肼反应得到相应的六(4-酰腙基-2-甲氧基苯氧基)环三磷腈类化合物（IIa-IIg）,利用IR、1HNMR、13CNMR、ESI-MS和元素分析对化合物的结构进行了表征;并用该化合物（IIa-IIg）对ABS树脂进行阻燃处理,测试了其限氧指数和UL 94垂直燃烧性能。结果表明,所合成的化合物（IIa-IIg）对ABS树脂均具有显著地阻燃效果,化合物IIe、IIf阻燃效果最好。     

长链磷腈衍生物的制备及其在聚丙烯中的阻燃应用

利用亲核取代反应合成了六十二氨基环三磷腈(HDCP)和六辛氨基环三磷腈(HOCP),将合成的HDCP和HOCP添加到聚丙烯(PP)/聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)体系中,并通过极限氧指数、垂直燃烧测试UL 94和锥形量热分析等研究了体系的阻燃性;通过力学性能测试研究了HDCP和HOCP对材料力学性能的影响。结果表明,当HDCP和HOCP的用量分别为2 %时,阻燃效果最佳,极限氧指数均比纯PP提高了13 %左右;随着HDCP和HOCP加入量的增大,材料的冲击强度逐步增加,但是断裂伸长率却逐步降低。     

六苯氧基环三磷腈对PA6阻燃性能的影响

将六苯氧基环三磷腈(HPCP)作为阻燃剂,添加到聚酰胺6(PA6)中,并对其力学性能、热性能、阻燃性能进行表征分析。结果表明:HPCP对PA6有良好的阻燃效果,随着HPCP添加量的增加,极限氧指数(LOI)呈上升趋势,添加量为20%时,从纯PA6的26%提升到31%,垂直燃烧测试(UL 94)也达到V-0级,并有效地抑制了PA6的滴落。相比于纯PA6,峰值热释放速率值(PHRR)明显降低。热失重(TG)和残余物的扫描电镜(SEM)分析结果表明,HPCP促使PA6成炭,抑制其燃烧,达到阻燃效果。     

改性六氯环三聚磷腈在聚酯中的阻燃性能研究

将六氯环三聚磷腈用季戊四醇改性后应用于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的阻燃研究,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧性能的测试判定其在PET中的阻燃效果,协同热失重分析和燃烧后炭渣的表面形貌探讨其阻燃机理。结果表明,在阻燃剂含量仅为6%时,试样的LOI达35%以上,而在阻燃剂含量仅为3%时试样的阻燃级别达到UL94 V–0级。材料燃烧后炭渣的扫描电镜图表明,内表面是多孔型的,而外表面是连续致密的,为改善材料的热性质和降低可燃气体的扩散提供了一层屏障。     

锂电池电解液阻燃剂氟代磷腈的合成工艺研究

研究了锂电池电解液阻燃剂乙氧基五氟环三磷腈的合成工艺。以六氯环三磷腈(P3N3Cl6)为原料、氟化钠为氟化剂、DMI(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)为溶剂进行氟化反应,蒸馏得到六氟环三磷腈(>98%);以六氟环三磷腈(P3N3F6)为原料、正己烷为溶剂、乙醇钠为醚化试剂进行反应,粗品经精馏得到纯度>99.8%的乙氧基五氟环三磷腈。