氮-磷复合阻燃剂的制备及阻燃性能研究

以双三羟甲基丙烷、三氯氧磷、三聚氰胺为原料,合成膨胀型阻燃剂双三羟甲基丙烷双磷酸酯三聚氰胺盐。主要考察了原料配比、反应温度及反应时间的影响,结果表明,配比为4∶1,反应温度为70℃,反应时间为5h时,可得中间体收率超过95.0%,产物阻燃效果好。产物用红外光谱定性检测。     

新型树状磷-溴协效阻燃剂1,3,5-三(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氧基)苯的合成及其应用研究

以二溴新戊二醇与三氯氧磷为原料,三乙胺为催化剂,合成得到5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氯,再与间苯三酚反应得到新型树状阻燃剂标题化合物,两步反应总产率74.1%.目标产物结构经元素分析、IR、MS及1HNMR证实.热失重分析表明目标产物具有较高热稳定性和良好成炭性,起始分解温度为324.0℃,600℃时炭残余量达38.88%.目标产物对环氧树脂有较好的阻燃效果,最佳添加量为20%.     

多元醇制备无卤阻燃剂的研究

通过酰氯化、水解、胺化等多步反应合成膨胀型无卤阻燃剂季戊四醇双磷酸酯乙醇胺盐,通过探讨原料配比、反应时间、反应温度等因素得到较适宜的反应条件;酰氯化反应季戊四醇和三氯氧磷物质的量比为1∶4,反应温度为85℃,反应时间为7 h时,中间体收率最高;胺化反应当物质的量比为1∶2,反应温度为80℃,反应时间为1.5 h时,最终产物收率最高。并对产品进行了红外(IR)光谱分析鉴定其结构,并用垂直燃烧试验研究产物对棉布、涤纶、锦纶、腈纶、混纺的阻燃效果。     

四(1,3-二氯-2-丙基)-1,2-亚乙基二磷酸酯的合成及应用

研究了以三氯氧磷、乙二醇、环氧氯丙烷为原料、TiC l4为催化剂、通过两步反应合成四(1,3-二氯-2-丙基)-1,2-亚乙基二磷酸酯阻燃剂的方法,对反应条件进行了优化。结果表明,当原料摩尔配比n乙二醇∶n三氯氧磷∶n环氧氯丙烷为1∶2.3∶4.2,反应温度分别为15~18℃、50~60℃,反应时间分别为3.5 h、4 h,催化剂用量为0.6%(与原料总量之比),制得的目标产物最好,以乙二醇计产率达92.3%。通过红外光谱和磷含量分析对产物进行了表征。用其制阻燃聚氨酯软泡,具有较好的阻燃效果。     

阻燃剂季戊四醇螺环磷酸酯的合成

以季戊四醇、三氯氧磷为原料,合成了季戊四醇二磷酸酯二磷酰氯,再与对甲酚反应合成了阻燃剂季戊四醇螺环磷酸酯。探讨了原料配比、反应时间、反应温度对中间体和阻燃剂收率的影响,结果表明:110℃的条件下,原料配比为1∶5,反应6 h时,中间体收率可达64. 7%;在中间体配比为1∶2时,反应温度为80℃、反应时间为5 h时,阻燃剂收率可达74. 9%。熔点测试表明:阻燃剂熔点高于中间体。并对阻燃剂进行了红外结构测试。     

季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐的合成及其应用

用季戊四醇(PER)、磷酸和三聚氰胺为原料,以无水乙醇作为分散剂,通过两步反应合成了膨胀型阻燃剂季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐(PPMS)。研究了PER、磷酸和三聚氰胺物料配比、反应时间和温度对反应的影响,并用傅里叶变换红外光谱仪对合成的产物进行结构表征,并对比研究了合成产物与市售阻燃聚磷酸铵(APP)的阻燃效果。结果表明,PPMS的优化合成条件为nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09(摩尔比,下同)、酯化温度为100℃、酯化时间为1.5h、成盐温度为80℃、成盐时间为6h;PPMS的膨胀度为25.5cm3/g,残炭率为54.3%;PPMS阻燃聚氨酯弹性体(TPU)时MTPU∶MPPMS(质量比,下同)100∶30,阻燃级别达到UL 94V-0级,点燃时间长,自熄时间短,成炭效果好,且阻燃效果优于APP。     

DOPO–肉桂酰胺阻燃剂制备及其在PLA中应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、肉桂酰胺为原料合成了一种氮磷复合型阻燃剂(DOPO–CDE),通过傅立叶变换红外光谱、核磁共振氢谱对合成产物结构进行了鉴定,显示DOPO–CDE成功制备。研究了原料配比、反应温度、反应时间对阻燃剂产率的影响,发现在DOPO:肉桂酰胺物质的量之比为1.5∶1,反应温度140℃,反应时间10 h时,产率可达38.13%。此外,通过热重表征,发现合成阻燃剂比DOPO热稳定性有了明显提高。在聚乳酸(PLA)中添加质量分数5%的DOPO和质量分数5%的DOPO–CDE得到两种阻燃复合材料,并分别测试其极限氧指数(LOI)和拉伸性能。结果表明,添加DOPO和DOPO–CDE的PLA阻燃复合材料的LOI由PLA的20.1%分别提高到26.4%和27.4%;添加DOPO–CDE的PLA阻燃复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别达到55.1 MPa和8.7%,比添加DOPO的复合材料分别提高了13.6%和123.1%。     

丙基二甲氧基硅酸环膦酸酯的合成与应用

以(正)丙基三甲氧基硅烷和笼状亚膦酸酯-4-乙基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷为原料,合成了一种磷、硅双重阻燃元素协同阻燃剂——丙基二甲氧基硅酸环膦酸酯(PDSMP)。探讨了反应温度、反应时间及物质量比等对产率的影响。结果表明,该合成反应的最佳反应条件为:n(笼状磷酸酯):n(丙基三甲氧基硅烷)=1:1.2,在160℃保温反应17 h。该条件下,产物的产率可达到89.2%。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、热重/差热分析(TG-DTA)及极限氧指数(LOI)测试等对产物的结构及性能进行了表征。测试结果表明,产物具有较好的热稳定性,分解温度为220℃。将其应用于191不饱和树脂时,表现出了很好的阻燃效果。     

新型硅-氮协同阻燃剂的合成及应用

以三聚氰胺钠盐和二苯二氯硅烷为原料，合成了一种新型有机硅-氮协同阻燃剂二苯基硅酰二密胺。其最佳反应条件为，氮气保护下，以1,2-二氯乙烷为溶剂，三聚氰胺钠盐与二苯二氯硅烷的摩尔比为2.15∶1,在80℃下反应7 h,降温至30℃后减压过滤，蒸馏水洗涤，干燥后得到产物，产率为92.5%。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)、差热分析(TG-DTA)等分析了产物的结构和热稳定性，将产物应用于886不饱和树脂，进行了极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试及力学测试。结果表明，产物结构与目标化合物一致，硅氮以共价键结合，酰胺结构稳定；产物初始分解温度为285℃,最终残炭量为52%,具有较好的热稳定性能；将其应用于886不饱和树脂材料，当产物添加量为25%时，阻燃样条的LOI达到30%,阻燃等级为UL 94 V-0级，具有较好的成炭性和阻燃效果，同时具备一定的增塑性。通过残炭SEM分析了阻燃机理，也进一步证明了产物优良的硅-氮协同阻燃效能。     

季戊四醇双二甲基硅酸酯阻燃剂的合成与应用

以二甲基二氯硅烷和季戊四醇为原料,首次合成了一种无卤环保阻燃剂季戊四醇双二甲基硅酸酯,同时确定了该合成反应的最佳工艺条件,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和热重分析表征了产物的结构及热稳定性能。随后将该产物用于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的阻燃,并利用极限氧指数(LOI)测试考察了材料的阻燃性能。结果表明:成功合成了目标产物季戊四醇双二甲基硅酸酯,最佳反应条件下(二乙二醇二甲醚为溶剂、二甲基二氯硅烷和季戊四醇的物质量比为2:1),其产率可达97.6%。该产物具有较好的热稳定性,对PBT具有良好的阻燃效果,且能与聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)产生协同阻燃效应。     

新型无卤阻燃剂乙二胺双磷酸二苯酯的合成

报道了一种新型无卤双磷酸酯阻燃剂乙二胺双磷酸二苯酯(ENDP),其分子结构中含有膨胀型阻燃剂的酸源和气源,具有磷氮协效作用,阻燃效率高且兼具增塑功能。其合成采用氯化磷酸二苯酯(DPCP)和乙二胺为原料,以4-(N,N-二甲基)氨基吡啶(DMAP)为催化剂,以三乙胺为缚酸剂,并考察了溶剂、反应温度、反应时间和催化剂用量对ENDP产品收率的影响。得到的最佳反应条件为:以四氢呋喃(THF)为溶剂,反应温度45℃,反应时间8 h,催化剂DMAP与DPCP的质量比为3%,反应收率可达88.0%。产品结构经红外图谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H NMR)和质谱(MS)等进行了确证;热分析表明,产品具有很高的热稳定性,其初始热分解温度为265℃,最大热分解温度为365℃,并在450℃以上时仍有20%的质量残余。     

聚硼硅氧烷阻燃剂的合成工艺及其在聚碳酸酯中的应用

采用二步合成法制备了聚硼硅氧烷阻燃剂(PB),通过改变硼酸/硅烷比、缩合温度、水解时间优化了PB的合成工艺。同时研究了PB对聚碳酸酯(PC)阻燃性能和物理性能的影响。结果表明:严格控制硼酸/硅烷比和缩合温度是制备高效阻燃PB的关键,当硼酸/硅烷比(摩尔比)为1:1、缩合温度为100℃时所制备的PB的阻燃性能最好,在PC中添加5%(质量分数)该PB阻燃剂,PC的极限氧指数(LOI)从26%提高到39.4%。在热降解过程中,PB使PC的起始降解温度降低,但可使PC的热降解速率降低,高温残炭量增加,从而提高了PC的阻燃性能。添加PB可以基本保持PC优良的力学性能。另外,PB可保持PC原有的透明性,PC/PB阻燃材料仍旧呈透明状态。     

类石墨氮化碳及其MCA杂化物的合成与阻燃

采用三聚氰胺作为原料,通过梯度加热制备了类石墨氮化碳(g-C3N4),再以三聚氰胺、氰尿酸和自制g-C3N4合成了三聚氰胺氰尿酸杂化物(CNMCA)。采用FTIR、XRP和TDA对g-C3N4和CNMCA的结构与热性能进行了表征。将CNMCA应用在聚酰胺6中制备了阻燃复合材料,同时,采用垂直燃烧和极限氧指数法分析了阻燃效果。结果表明,g-C3N4具有较高的热稳定性,其热失重5%(T-5%)的温度高达544.9℃。另外,g-C3N4的杂化不同程度地提高了MCA的热稳定性。当杂化比例为30%时,CNMCA的T-5%由345.5℃提升到352.3℃,在600℃下的残余质量由0.43%显著提升到23.45%。CNMCA的阻燃性能比MCA更佳,当添加到10%CNMCA30时,试样燃烧时的熔滴已无法使脱脂棉被引燃,因此,阻燃等级从UL94 V-2提升到UL94 V-0级,极限氧指数也从27.8%提升至31.3%。     

酚醛在丙烯酸树脂防火改性中的应用

以酚醛树脂为主防火剂、胺类为协效剂,研究了其种类、用量对丙烯酸树脂防火性能的影响,采用锥形量热仪和热重分析仪对酚醛改性丙烯酸树脂的燃烧性能和热稳定性进行了测试,并对燃烧后的炭层结构进行了电镜分析。结果表明,硼酚醛树脂能显著提高丙烯酸树脂的防火性能,硅酸铝、六次甲基四胺具有有良好的协效作用;当丙烯酸树脂与硼酚醛树脂质量比为50:50,硅酸铝质量分数为7%,六次甲基四胺为2%时,改性树脂耐燃时间达到39min,点燃时间(TTI)及热释放速率峰值出现时间明显延长,热释放速率明显降低,800℃时残炭率为45%,热稳定性明显提高,燃烧烧后形成了表面为致密网状、断面为微细泡孔状的炭层结构,防火性能提高。     

有机含硫双磷杂环己烷SDPROP的合成及应用

以三羟甲基硫化膦和甲基膦酸二甲酯(DMMP)为原料,合成了一种有机含硫双磷杂环己烷阻燃剂,即1-硫代-1-羟甲基-3,5-二氧杂-4-氧代-4-甲基-1,4-二膦杂环己烷(SDPROP)。分析了不同摩尔比、反应温度以及反应时间对产率的影响,得出最佳反应条件。以甲醇为溶剂,甲醇钠为催化剂,在反应温度为95℃的条件下,反应6 h,摩尔比n(三羟甲基硫化膦)∶n(甲基膦酸二甲酯)=1∶1,SDPROP的产率为96.0%。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、热重-差热分析(TG-DTA)及极限氧指数测试(LOI)等对产物的结构及性能进行了表征。结果表明,产物具有良好的热稳定性,将其应用于不饱和聚酯树脂(UPR)和聚丙烯(PP),均具有较好的热稳定性和阻燃效应。     

季戊四醇磷酸蜜胺盐膨胀型阻燃剂的合成和应用

本文采用磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料,乙二醇为介质在一定条件下合成无卤膨胀型阻燃剂季戊四醇磷酸蜜胺盐,并对产物进行了差热、热失重及红外分析;根据该阻燃剂的膨胀度、剩炭率的测定结果,确定最佳合成条件为：n（磷酸）：n（季戊四醇）：n（三聚氰胺）=3：1：1．5～2;中间产物磷酸季戊四醇酯的合成温度120℃,合成时间2h;最终产物磷酸蜜铵盐合成温度100℃,时间4h。将该阻燃剂和高密度聚乙烯以不同比例共混,测定复合材料的力学性能、加工性能和燃烧性能。结果表明：以m（阻燃剂）：m（聚乙烯）=15：85混合,可使复合材料有良好的机械加工性能和理想的阻燃效果。     

硬脂酸钠表面改性复合阻燃材料及在PE-LD上应用

以废弃的浓海水为原料,通过一步沉淀法制备无机复合阻燃材料。采用改性剂硬脂酸钠对无机复合阻燃材料进行表面改性处理,考察了改性剂的用量、改性时间和改性温度对其分散性的影响,同时通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍线(XRD)、比表面积(BET)测试、热重(TG)分析和差示扫描量热(DSC)对改性后的复合材料进行表征。结果表明,当改性剂用量为0.04 g,改性时间为6 h,改性温度为160℃时,改性后的无机复合阻燃材料分散性最佳,与有机材料的相容性最好。将改性后的无机复合阻燃材料填充到低密度聚乙烯(PELD)中进行了应用研究。通过DSC结果表明,添加了改性无机复合阻燃材料的PE-LD与纯PE-LD相比,最大分解温度推迟10℃左右,说明在提高了PE-LD的热稳定性的同时可增加其阻燃性。     

以副产锌泥为原料水热合成阻燃剂硼酸锌

硼酸锌是一种绿色环保型无机阻燃剂。以工业副产锌泥为锌源、硼砂为原料,利用水热法制备硼酸锌（4ZnO·B2O3·H2O）。采用X射线衍射（XRD）、热重（TG-DTA）、扫描电镜（SEM）等分析测试手段,对制备的产品进行表征,并探讨各因素对水热合成反应的影响,建立适宜的反应条件。当水热温度为140 ℃时,锌与硼砂的物质的量比为1∶1.0,固体与液体的质量比为1∶12,水热时间为7 h以上。在此条件下,所得硼酸锌粉体的XRD谱图与4ZnO·B2O3·H2O一致,失水温度高于415 ℃。若在反应体系中添加硬脂酸钠和聚乙二醇,可得到疏水型硼酸锌样品;若添加10%硼酸锌于木粉中,400 ℃时的残碳率比纯木粉高约17%~18%,表明硼酸锌有一定的阻燃性。     

新型无卤阻燃剂新戊二醇双磷酸二苯酯的合成研究

报道了一种新型双磷酸酯阻燃剂———新戊二醇双磷酸二苯酯(NDP)的合成方法。采用氯化磷酸二苯酯(DPCP)和新戊二醇(NPG)为原料,以4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,成功合成了NDP,并考察了溶剂、原料配比、反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对反应收率的影响。反应的最佳条件为:以正己烷为溶剂,DPCP和NPG的摩尔比为2∶1,在0—5℃下反应12 h,DMAP与DPCP的质量比为5.3%,反应收率可达89.1%。经核磁、红外表征证明产品结构正确。热分析表明产品的热稳定性好,其分解可分为2个阶段:第1阶段在290℃左右,此时分解速度最快,在400℃仍有18.03%的质量残余;第2阶段热分解出现在717℃左右。     

水发泡对煤矿加固用聚氨酯注浆材料安全性的影响

制备了纯样煤矿加固用聚氨酯注浆材料(PU)和加入1%水发泡聚氨酯注浆材料(PU-W),研究了水发泡对聚氨酯加固材料的最高反应温度、形貌结构、压缩强度、热稳定性和阻燃性等安全性的影响。结果表明,PU和PU-W的最高反应温度都随着A、B料用量的增加而逐步增大,尤其是水发泡聚氨酯PU-W的最高反应温度和温度保持时间较纯PU有明显增加。PU的形貌呈现球状或椭球状形态,PU-W的泡孔结构主要呈现为五边形构成的球体的结构,材料的泡孔尺寸随密度的降低而增大,表现为压缩强度随密度的降低而减小。热重分析结果表明,水发泡对聚氨酯注浆材料的热稳定性影响较大,在280℃之前,PU的热稳定性优于PU-W。酒精喷灯和酒精灯燃烧试验表明,纯PU的阻燃性能较好,水发泡聚氨酯PU-W的阻燃性能降低,不能满足行业标准的要求。