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1、高分子材料科学与工程POLYMERMATERIALSSCIENCE&ENGINEERING1999年第1期No.11999三嗪衍生物的分子结构及其对聚丙烯阻燃性能的关系*刘 军 廖凯荣 卢泽俭(中山大学高分子研究所,广州,510275) 摘要 设计并合成了5种不同分子结构的三嗪衍生物,将它们分别与多聚磷酸铵复配组成膨胀型阻燃剂(IFR)体系。通过氧指数测定、元素分析和扫描电镜观察研究了不同IFR对聚丙烯阻燃性能的影响,初步总结出三嗪衍生物的分子结构与成炭效果间的规律,发现含有单个羟乙基结构的三嗪
2、衍生物具有最佳的成炭效果,根据IFR的成炭机理对这一规律作出理论上的解释。 关键词 膨胀型阻燃剂,三嗪衍生物,多聚磷酸铵,聚丙烯,阻燃作用RELATIONSHIPBETWEENMOLECULARSTRUCTURESOFTRIAZINEDERIVATIVESANDITSFLAMERETARDATIONONPOLYPROPYLENELiuJun,LiaoKairong,LuZejian(InstituteofPolymerScience,ZhongshanUniversity,Guangzhou)
3、 ABSTRACT Fivetriazinederivativesweresynthesizedascharringagentandrespectivelyincorporatedwithammoniumpolyphosphate(APP)toprepareintumescentflameretardants(IFR).TheinfluenceofthecompositionofIFRsontheflameretardationofpolypropylene(PP)andtherelationbe
4、tweenstructureofthetriazinederivativesandtheircharringeffectwerestudiedbydeterminationofoxygenindex,elementalanalysisandscanningelectronmicroscopy.TheresultsshowthatthemolecularstructureofthetriazinederivativeshasgreatinfluenceonthecarbonationofIFR-PP
5、sandthetriazinederivativewithonehydroxyethylhasthebestcharringeffect.TheresultswerediscussedbasedonthemolecularstructureofthetriazinederivativesandthecharringmachenismofIFR. Keywords intumescentflameretardant,triazinederivative,ammoniumpolyphosphate,
6、polypropylene,flameretardation 在聚合物材料的阻燃技术中,膨胀型阻燃剂(IFR)因具有阻燃效率高,不含卤素、受热燃烧时低烟、少毒、无腐蚀性气体和融滴产生的优点,是塑料阻燃研究和开发的发展方向。由于传统的以多聚磷酸铵(APP)为基础的IFR体系中的成炭剂季戊四醇具有易迁移、在加工中会与APP反应生成磷酸酯等的缺点,因此,目前IFR的研究和开发主要集中在新型成炭剂的研制上。以三嗪衍生物为主的含氮化合物作为IFR体系中的新型成炭剂,已经证明对提高IFR的阻燃作用具有显著的
7、协同效应［1,2］,因此是目前IFR体系研究和开发的热点。本工作设计并合成了5种不同分子结构的三嗪衍生物,分别与APP复配组成IFR,详细考察了它们的分子结构对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响规律。1 实验部分1.1 原料与试剂 PP粉料:广东茂名石化公司联友化工厂产品,MI=3.50g/10min,使用前加入0.3%的抗氧剂KY-7910。APP:≤180目,浙江省海宁丰士阻燃化工厂产品,聚合度＞20。三聚氯氰:A.R.级,Fluka进口分装。乙二胺、己二胺、乙醇胺、二乙醇胺均为C.P.级。1.2
8、 三嗪衍生物的制备1.2.1 反应中间体的制备:在250mL三口瓶中加入一定量蒸馏水,搅拌下加入一定量的三聚氯氰以形成悬浮液,水浴升温至40℃,缓慢滴入一定量的浓氨水(三聚氯氰与氨的摩尔比为1∶4),滴加完毕后,升温至50℃反应4h,反应过程中随时滴加饱和碳酸钠水溶液以保持溶液的pH值为9～10。反应完毕后,冷却至室温,过滤、洗涤、干燥研磨后得白色中间体。1.2.2 三嗪衍生物的制备:在250mL三口瓶中加入一定量中间体,然后加入少量蒸馏水,搅拌下缓慢滴加用水稀释的与中间体有固定摩
