磷杂化本征阻燃聚氨酯的制备及其性能研究

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1、磷杂化本征阻燃聚氨酯的制备及其性能研究绪论研究内容结论发表文章12341绪论1.1研究背景1.2阻燃的必要性1.3课题研究的目的1.4课题的创新性1绪论1.1研究背景聚氨酯被誉为“第五大塑料”，具有塑料和橡胶的双重优点。因其具有良好的隔热、耐磨、耐寒、耐溶剂以及尺寸稳定性等优点，广泛应用于建筑、涂料、汽车、家电、鞋类和纺织等行业，与人们的生活息息相关。1.2阻燃的必要性普通聚氨酯的极限氧指数值仅为16～18，所以聚氨酯材料容易燃烧，并且伴有浓烈的黑烟。对环境造成了极大的危害，同时也严重地威胁到了人们生命

2、和财产的安全。1.3课题研究的目的本课题通过加入反应型含磷阻燃剂制备出软段含磷的本征阻燃聚氨酯，在不影响其力学性能的情况下，赋予其阻燃性能，以达到聚氨酯应用时的阻燃要求。VS1.4课题的创新性采用DOPO与MA亲核加成得到DOPOMA，DOPOMA与复合二元醇逐步缩聚制备端羟基含磷聚酯，端羟基含磷聚酯与TDI通过逐步加聚，1,4-丁二醇扩链，冰乙酸封端制备本征阻燃热塑性聚氨酯弹性体端羟基含磷聚酯与TDI通过逐步加聚，并经二羟甲基丁酸和一缩二乙二醇扩链、三乙胺中和制备本征阻燃水性聚氨酯乳液2研究内容2.1

3、含磷本征阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备及其性能研究2.2含磷本征阻燃水性聚氨酯乳液的制备及其性能研究2.1含磷本征阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备及其性能研究DOPOMA的合成：含磷聚酯二元醇的合成：其中R1=本征阻燃热塑性聚氨酯弹性体的合成：2.1.1DOPO(A)与DOPOMA(B)的红外分析1270cm-1和932cm-1处为P-O-Ph的吸收峰，1589cm-1和1476cm-1处为P-Ph的伸缩振动吸收峰，1266cm-1处为P=O的吸收峰，1062cm-1处为P-O-C的伸缩振动吸收峰。在B图中，

4、DOPO的2432cm-1处P-H吸收峰消失了，3433cm-1处为COOH的吸收峰，3050cm-1处为羧基中OH的特征峰，1700cm-1处为C=O的特征峰。2.1.1不含磷聚氨酯(A)与含磷聚氨酯(B)的红外分析图中没有在2200cm-1~2300cm-1处出现NCO的特征吸收峰，说明NCO反应完全，1738cm-1处为C=O的伸缩振动峰，3351cm-1处为N-H的伸缩振动峰，2949cm-1处为TDI上的CH3的不对称伸缩振动吸收峰。在B图中，1266cm-1处为P=O的吸收峰，1062cm-

5、1处为P-O-C的伸缩振动吸收峰，744cm-1处为P-C的弯曲振动峰。2.1.2不含磷聚氨酯与含磷聚氨酯在空气中的热重分析不含磷聚氨酯与含磷聚氨酯在空气中的TG数据试样的磷含量Td,5%/℃700℃029016.50.232322.80.434330.40.6314310.829835.41.028445.9随着磷含量的增加，起始分解温度先增大后减小（极性效应使，空间位阻效应使）；残炭率逐渐增大（含氧酸催化聚氨酯脱水成碳）。2.1.3不含磷聚氨酯与含磷聚氨酯的极限氧指数分析试样1(P0%)2(P0.2

6、%)3(P0.4%)4(P0.6%)5(P0.8%)6(P1.0%)LOI/%232627283038随着磷含量的增加，LOI逐渐增大（阻燃剂中间体DOPO的阻燃机理主要是凝聚相阻燃机理）。2.1.4不含磷聚氨酯(a)与含磷聚氨酯(b)的SEM分析a的碳化层表面呈现出不均匀的熔滴状残质，b的碳化层表面呈现出均匀致密的炭层，有助于聚氨酯的阻燃。2.1.5力学性能分析试样的配方设计试样聚酯二元醇分子量软段质量分数硬段质量分数1(P%)287776242(P0.2%)231879213(P0.4%)32067

7、7234(P0.6%)273775255(P0.8%)233866346(P1.0%)10236535不同试样在不同温度下的拉伸强度（a）；同一试样在不同温度下的应力-应变曲线（b）由图a知，随着聚氨酯试样中硬段质量分数（物理交联网络的交联点的数目增加），拉伸强度逐渐。随着温度的升高，分子链热运动加剧，拉伸强度逐渐。由图b知，温度较低，只有链段、链节等小尺寸运动单元运动，伸长率低，弹性模量大；升高温度，大尺寸运动单元分子链也开始运动，伸长率高，弹性模量降低。不同试样在不同温度下的弹性模量（a）；不同试样

8、在不同温度下的断裂伸长率（b）由图a知，随着硬段质量分数，弹性模量逐渐。随着温度的升高，分子链热运动加剧，弹性模量逐渐。由图b知，随着硬段质量分数，断裂伸长率逐渐。随着温度的升高，分子链热运动加剧，断裂伸长率逐渐。本征阻燃聚氨酯乳液的合成：2.2含磷阻燃水性聚氨酯乳液的制备及其性能研究2.2.1R值对水性聚氨酯的影响R1.21.51.82.12.4稳定性/30d稳定稳定稳定稳定有沉淀铅笔硬度/H34443柔韧性/mm11122附着力/级22