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含1,3,2-二氧磷杂环己烷结构的磷-氮系膨胀型阻燃剂的合成和阻燃性能研究

宦双燕

  火灾每年给世界各国造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失,对易燃和可燃材料进行阻燃处理是防止和减少火灾的战略性措施之一,阻燃剂及阻燃材料的研究、生产和应用是关系到“环境和人类”的重大举措。有机阻燃剂主要是卤系和磷系,卤系由于dioxin(裂解和燃烧产物毒性)问题,引起社会关注。磷系阻燃剂近年来受到重视,特别是其中的膨胀型阻燃剂,由于具有低烟、低毒的优点,不含卤素和锑,是阻燃剂无卤化的途径之一,前景看好。在含磷阻燃剂的研究开发中,这种集碳源、酸源和气源于一体的膨胀型阻燃剂日益引起重视。我们采用Pudovik加成和成盐反应等方法引入集碳源和酸源于一体的1,3,2-二氧磷杂环己烷结构,合成了三个系列共二十六个未见文献报导的化合物:(1)N,N -对苯二胺基-二苄基-α-氨基-5,5-二甲基-4-杂芳基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己烷膦酸酯;(2)5,5-二甲基-4-杂芳基-2-酰胺乙基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己烷膦酸酯(及其N-羟甲基化产物);(3)5,5-二甲基-4-杂芳基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己环磷酸三聚氰胺盐。我们对反应条件和后处理过程进行了探索和改进。采用IR,~1HNMR,~(13)CNMR,~(31)PNMR,MS和元素分析等方法对目标化合物进行了结构表征,并对其波谱性质进行了系统分析,结果表明合成化合物的结构和预期目标化合物结构一致。对部分具有代表性化合物进行了热重(TG)和差热(DTA)分析,这些化合物多数在220℃以上开始分解,具有一定的热稳定性,在220~400℃降解迅速,与大部分高分子材料的热氧降解温区重叠,具有较好的阻燃配伍性能。600℃时,残炭量均较高,在30%左右,具有较好的成炭作用。将这三个系列化合物分别应用于醇酸清漆,环氧树脂(E-44)和棉布中进行初步阻燃性能测试。其中用于环氧树脂(E-44)的水平燃烧试验(GB2408-80)和用于棉布的垂直燃烧实验(GB5455-97)是标准实验方法。结果表明,题称一化合物具有较好的阻燃效果。其中,化合物二_且添加量为1%时可以达到1秒钟内自熄的效果,含一OH基的化合物酯溶性好,添加量较大时,阻燃漆膜仍然透明光亮,含卤素的化合物,添加量小时O.5%)就能达到1秒内自熄的效果,可见__-这类化合物中磷一卤之间存在协同效应。化合物1-_。作为反应型阻燃剂应用到棉布中,经过阻燃整理的棉布手感较好,可以达到离火自熄的效果,且具有一定的耐洗性能,垂直燃侥实验中,化合物!e阻燃效果最好,初始燃烧长度为9.Zcm,洗后燃侥长度为12.scm;化合物巨_f在环氧树脂(E—44)中阻燃效果较前两个系列好,水平燃烧试验中,添加量在10%左右时,燃烧长度小于Zcm,燃浇过程中有发泡膨胀现象,样品离火后迅速炭化自熄,无熔融、滴落现象,发烟量小,是一类较好的膨胀型阻燃剂。通过热分析和初步阻燃应用实验可见,合成的目标化合物都具有较好的阻燃性能,是一类具有应用开发价值的膨胀型阻燃剂。……   
[关键词]:膨胀型阻燃剂;1;3;2-二氧磷杂环己烷;合成;醇酸清漆;环氧树脂;棉布
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华中师范大学2001年
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