磷系阻燃剂的研制及在高聚物中的应用

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1、1965043学校代码：10255学号：102231DoctoraldissertationofDonghuaUniversity东华大学博士学位论文Synthesisandapplicationofphosphodcflameretardantsinpolymers磷系阻燃剂的研制及在高聚物中的应用Major：MaterialScienceandengineering专业：材料科学与工程SUperVisOr：JiangJianming导师：江建明Ph．D．Candidate：WangXueli博士研究生：王学利Apr-20082008年4月

2、，y名0￥’，L’‘tt-●．◆●、叫lIIt铲Iq东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：扮JEta1-辽§毋年岁月-2日●、，It"I～▲东华大学学位论文版权使用授燃／／#／It／／／Iffl8H／llf6fll／／f4／／／lly8／I／I／f8

3、ll／ll／6／H#／学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在——年解密后适用本版权书。不保密自。学位论文作者签名：蜘f指导教师签名：1：乙喜眨乞日期：700嚣年岁月7日日期：。鲁年，月乡日ln●、4簟氖?厶东华大学博士学位论文摘要唪摘要随着合成材料应用领域的不断拓宽和全球性阻燃法规的曰趋完善，阻燃

4、剂的制备和应用越来越受到重视。在汽车、电子电器、交通运输等很多领域都要求使用阻燃聚合物材料，因此开展新型阻燃剂的合成并将其应用到聚合物中具有重要意义。本文首先设计合成了三种磷系阻燃剂：N，N’一哌嗪二(新戊二醇)氨基磷酸酯(PBNGP)，N，N’一哌嗪四(苯酚)氨基磷酸酯(PTPP)和甲基二(2-氧基-5-乙基■一2一甲基一l，3，2一二氧杂磷杂环己基一5一亚甲基)膦酸酯(TPMP)。详细研究了阻燃剂及中间体的合成工艺条件：如溶剂的选择、原料配比对中间体合成的影响、反应时间和温度、缚酸剂的选择等，得到了较佳的工艺条件，研究表明所得到的物质就是

5、所期望的化合物。它们热分解温度均大于300。C，能满足通过熔融共混制备阻燃聚合物的应用要求。将阻燃剂PBNGP与三聚氰胺(MA)复配后添加到PA6中，制备了阻燃PA6树脂。通过SEM、DSC、TGA、FTIR以及垂直燃烧测试等研究手段对阻燃剂的■分散状态、阻燃PA6的阻燃性能、成炭和阻燃机理进行了研究。结果表明：阻燃剂能够比较均匀的分散在PA6基体中；添加lO％PBNGP时阻燃PA6的LOI为23，添加15％PBNGP时阻燃PA6的LOI为24，添加13％PBNGP和10％MA时LOI值升到28，而PA6的LOI为21；上述各体系的垂直燃烧性

6、能均为v-2级，阻燃剂在凝聚相和气相同时起到阻燃作用。将阻燃剂PTPP与三聚氰胺盐(MC)复配后添加到PA6中，通过熔融纺丝制备了阻燃PA6纤维。流变实验表明PA6／PTPP体系属于切力变稀流体，对剪切●。速率和温度的敏感度都增加，在熔融加工和纺丝时应严格控制条件；PTPP含量为5％～15％时可纺性良好，当PTPP的含量为5％时，聚酰胺纤维的力学性能、取向、杨氏模量、结晶结构等没有发生明显变化。当PTPP含量增加到15％时，阻燃纤维仍具有良好的实际应用价值；PTPP与MC复配可进一步提高PA6的阻燃性能，当添加11％PTPP和8％MC时LOI

7、值升高到29，垂直燃烧性为V-0级；采用动态FTIR、SEM等对阻燃机理进行了研究，结果表明共混体系主要是通过形成表面胶化、内部多孔膨胀泡沫状炭层来实现阻燃。将阻燃剂TPMP、MA复配后添加到PA6中，通过采用LOI、垂直燃烧及锥型东华大学博士学位论文摘要量热仪研究了体系的阻燃性能，PA6／17％MA体系的LOI值为27．2，PA6／4％TPMP／13％MA体系的LOI值达到了28．6；上述体系的垂直燃烧性均为V-0级，对阻燃机理的分析表明，TPMP与MA复配应用时，可形成膨胀的较厚炭层，’在气相和凝固相共同发挥阻燃作用。通过熔融纺丝制备了阻

8、燃PA6纤维。添加1～2％TPMP和MA复配后对纺丝性能和纤维性能影响较小。将阻燃剂TPMP、MA和溴系阻燃剂复配后添加到PTT中，PTT／2％TPMP／15％MA