聚氨基环三磷腈的合成及其对聚烯烃的阻燃性能研究

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磷腈因具备无卤、燃烧时发烟量少、阻燃效率高、不产生有毒和腐蚀性气体等优点，而被认为是今后阻燃剂的发展方向。六氨基环三磷腈是最早商品化的磷腈阻燃剂之一，但因其水溶性大而仅用于纺织纤维的阻燃。因此，如何降低其水溶性是扩大应用范围的关键。
　　本文对通过自缩聚将六氨基环三磷腈转化为难溶于水的聚氨基环三磷腈(PHACTPA)进行了研究。结果表明，六氨基环三磷腈的取代度对其缩聚有显著的影响。随取代度的增大，聚合产率先增大后减小，游离氯、结合氯含量均逐渐减少，而溶解度、吸湿性逐渐增大。氨基环三磷腈的较佳缩聚条件是:氨基环三磷腈的取代度为92.6％，聚合温度为178～182℃，聚合时间为0.5h。在此条件下，产品的产率为94.32％，氯、氮、磷及氢含量分别为2.05％、50.89％、43.38％和3.68％，溶解度为1.05g/100mL水，在相对湿度为50～60％时，吸湿率为5.9％。PHACTPA主要由氨基环三磷腈的二聚体、三聚体、四聚体以及五聚体组成，其中以三聚体为主。PHACTPA的磷、氮含量高，热稳定性较好，接近于中性，适合作为添加型阻燃剂。
　　对PHACTPA阻燃聚烯烃进行了研究。实验结果表明，PHACTPA对聚烯烃的阻燃作用不很理想，但PHACTPA和三（2-羟乙基）异氰尿酸酯（简称THEIC）对PE和PP具有良好的协同阻燃作用。在添加量为20％时，单独使用PHACTPA，阻燃PE和PP的LOI分别为24.4％和25.2％，阻燃级别为无等级和FV-1，单独使用THEIC，阻燃PE和PP的LOI分别为17.4％和18.7％，均无阻燃等级，而复合使用PHACTPA和THEIC，阻燃PE和PP的LOI分别为为25.4％和27.4％，阻燃级别均达FV-0。锥形量热分析表明，PHACTPA/THEIC/PE的总热释放量(THR)、最高热释放速率(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、点燃时间(TTI)较PHACTPA/PE的均明显降低，但PHACTPA/THEIC/PP的THR、PHRR、MHRR和TTI略增加。热重分析表明，PHACTPA和PHACTPA/THEIC阻燃对材料的热稳定性影响很小。残炭分析结果表明，PHACTP主要是通过凝聚相产生阻燃作用，PHACTPA受热分解后生成的磷酸、偏磷酸、聚磷酸等使THEIC、PE和PP脱水、炭化，PHACTPA、THEIC、PE和PP分解释放出的NH3、N2和CO2等气体使炭层膨胀而形成膨胀炭层，此层因隔热、隔氧及阻止可燃性气体进入气相而产生阻燃作用。复合THEIC有利于PHACTPA转化为磷酸类化合物，因而有利于THEIC、PP和PE成炭，并使膨胀炭层结构更加致密，因而产生了良好的协同阻燃作用。

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作者
李莉;
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作者单位

青岛科技大学;

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授予单位青岛科技大学;
学科化学工艺
授予学位硕士
导师姓名唐林生;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类聚烯烃类及塑料;
关键词
聚氨基环三磷腈; 聚烯烃; 三(2-羟乙基)异氰尿酸酯; 阻燃性能; 热重分析;

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