磷氮阻燃劑的合成及在pc阻燃中的應(yīng)用

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1、磷氮阻燃劑的合成及在PC阻燃中的應(yīng)用黃李勝?gòu)V州合成材料研究院有限公司510665摘要：木實(shí)驗(yàn)以苯基膦酰二氯和對(duì)苯二胺為原料，合成了一種新型大分子的磷氮阻燃劑聚苯基膦酰對(duì)苯二胺（PDPPD）,該化合物具有適宜的熔程，易于熔融共混分散在熱塑性聚合物中。將PDPPD加到PC中，研究了該阻燃劑對(duì)PC的阻燃效果。關(guān)鍵詞：磷氮阻燃劑；合成；聚碳酸酯1實(shí)驗(yàn)部分1.1原料與助劑苯基磷酰二氯（DCPPO）,工業(yè)級(jí)，上海凱賽化工有限公司；對(duì)苯二胺，分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；苯，分析純，天津市百世化工有限公司；三乙胺（TEA）,分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；聚碳酸酯（PC）,PC2805,

2、工業(yè)級(jí)，德國(guó)拜耳公司；聚苯基膦酰對(duì)苯二胺（PDPPD）,阻燃劑，自制。1.2儀器與設(shè)備紅外光譜儀（FT-IR）,美國(guó)PE公司;熱重分析儀，Pyrisl,美國(guó)PE公司;轉(zhuǎn)矩流變儀，RM-200A,哈博電氣制造公司；水平垂直燃燒測(cè)定儀，CZF-3,江蘇省江寧縣分析儀器廠；氧指數(shù)測(cè)定儀，JF-3,江蘇省江寧縣分析儀器廠。1.3阻燃劑的制備過(guò)程在裝有溫度計(jì)、攪拌器、恒壓滴液漏斗和回流冷凝管的250ml四口瓶中加入60ml苯、13ml三乙胺及3.244g（0.03mol）對(duì)苯二胺?在冰水浴條件下，0.025mol苯基膦酰二氯用20ml的苯稀釋后，用恒壓滴液漏斗進(jìn)行緩慢滴加，2h后滴加完畢，

3、然后升溫冋流5h。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，固體依次用水、乙醚洗滌，烘干后呈灰白色粉末狀。1.4阻燃PC的制備將PC在105°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干12h,阻燃劑PDPPD在80°C下烘干12h。將PC、PDPPD按設(shè)計(jì)配比在轉(zhuǎn)矩流變儀中加熱熔融混合均勻，取出后壓片，制成標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行性能測(cè)試。1.5性能測(cè)試采用紅外光譜儀對(duì)PDPPD進(jìn)行FT-IR分析，KBr壓片；采用核磁共振儀對(duì)PDPPD進(jìn)行1HNMR分析，氘代DMSO做溶劑；通過(guò)TG分析PDPPD熱分解情況，氮?dú)獗Ｗo(hù)，以10°C/min的速率升溫;極限氧指數(shù)按GB/T2406—1993進(jìn)行測(cè)試；水平垂直燃燒性能按GB/T2408—19

4、96進(jìn)行測(cè)試；阻燃PC的熱降解行為采用TG分析，氮?dú)獗Ｗo(hù)，以10°C/min的速率升溫。2結(jié)果與討論2.1阻燃劑PDPPD的結(jié)構(gòu)表征及熱性能分析圖1為PDPPD的紅外光譜圖。從譜圖中可以看出，在3366.31cm-1和3203.80cm-1處宥較強(qiáng)的吸收峰，這兩個(gè)峰歸屬為N–H的伸縮振動(dòng)吸收峰;1510.00cm-l是N–Ar的伸縮振動(dòng)吸收峰,1214.68cm-1是P=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，932.22cm-1歸屬為P–N的特征伸縮振動(dòng)吸收峰，這充分說(shuō)明了苯基膦酰二氯和對(duì)苯二胺之間發(fā)生了聚合反應(yīng)。圖3為阻燃劑PDPPD的TGA-DTG曲線。從圖

5、3可以看出，PDPPD的起始分解溫度為281°C,說(shuō)明該阻燃劑具冇良好的熱穩(wěn)定性，能滿足人多數(shù)聚合物的加工溫度。當(dāng)溫度升高到800°C吋，該阻燃劑仍?shī)^31.5%的殘?zhí)柯?，說(shuō)明該阻燃劑有很好的成炭性。2.2PDPPD的阻燃性能表1為添加了不同阻燃劑的PC的阻燃性能。從表1可以看出，純PC的氧指數(shù)(01)為28%;當(dāng)加入1%的PDPPD后，體系的01提高到了29.9%;當(dāng)加入3%的PDPPD時(shí)，體系的01得到了顯著的提高，達(dá)到了33.2%,體系中P-N的協(xié)效作用使該阻燃劑對(duì)PC產(chǎn)生了顯著的阻燃作用，減緩了火焰?zhèn)鞑ニ俣?，提高了PC的阻燃性能。表1不同阻燃劑添加量的PC的阻燃性能％圖4和

6、圖5為不同阻燃劑添加量的PC的TGA和DTG曲線，表2分別列出了阻燃劑PDPPD和不M阻燃劑添加量的阻燃PC的熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。從表2可以看出，PDPPD的熱分解溫度為281°C，能完全滿足PC的加工溫度條件(通常PC的加工溫度為220?260°C左右)。純PC的熱分解溫度為512°C,加入阻燃劑后，PC失重5%時(shí)的溫度和最人失重速率時(shí)的溫度(Tmax)降低較明顯。從圖4、圖5和表2可以看出，在PC中加入配方中所述的阻燃劑，800°C的殘?zhí)柯时燃働C要低，因此阻燃劑的加入并不能增加PC的殘?zhí)柯?；但在PC中加入PDPPD后，PDPPD的分解產(chǎn)物能夠促進(jìn)PC的分解，從而降低PC的分解溫度

7、。表2試樣在N2氛圍中的熱穩(wěn)定參數(shù)3結(jié)論(1)以苯基膦酰二氯和對(duì)苯二胺為原料，成功合成了一種新型大分子磷氮阻燃劑PDPPD，其結(jié)構(gòu)通過(guò)紅外和核磁表征得到確認(rèn)。經(jīng)TG分析表明：該阻燃劑冇良好的熱穩(wěn)定性。(2)將PDPPD添加到PC中，提高了材料的阻燃性能，當(dāng)添加3%的阻燃劑時(shí)，PC的01可以達(dá)到33.2%。參考文獻(xiàn)：[1】郝建薇，劉國(guó)腫，杜建新，等.聚磷酸銨表面處理及阻燃聚丙烯應(yīng)用研究[」].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009,29(6):557-559.[2】劉淵，賈潤(rùn)禮，柳學(xué)義.聚磷酸