聚氨酯用反应型阻燃剂的制备与实验研究

发布时间：2017-04-17 19:05

  本文关键词：聚氨酯用反应型阻燃剂的制备与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚氨酯的泡沫类产品应用尤其广泛，占全球聚氨酯产品消费量的四分之三左右，具有良好的保温隔热作用。但是此种材料有一种致命的缺点就是易燃，在某些方面限制了它的应用。 本论文针对我国建筑节能与阻燃防火的迫切需求，开展新型含磷、氮反应型阻燃剂的研发，包括：开发合成有机磷酸中间体；定向构筑有机含氮含磷反应型阻燃剂；用含硅无机溶胶对反应型磷、氮阻燃剂进行复配改性；聚氨酯热降解过程的动力学分析与活化能的计算。项目的目的在于提高建筑保温材料防火阻燃性能，对促进聚氨酯产业化的推广，，具有显著的指导意义。 在阻燃剂的合成部分，文章中论述了三类阻燃剂的合成工艺，第一类为磷酸三聚氰胺盐类阻燃剂，主要用磷酸、季戊四醇和三聚氰胺三种原料进行合成，最终产物为固态，还用正交实验法对合成工艺进行优化。第二类为膦酸酯类阻燃剂，产物形态为液态，第三类为DOPO系列的阻燃剂，产物为固态，后两类反应类型为Mannich反应。将合成出的阻燃剂和聚醚多元醇进行均匀分散，然后和多亚甲基多苯基异氰酸酯进行反应，制备阻燃聚氨酯泡沫塑料。文章对聚合物热降解过程进行数学推理，主要是利用微积分对热重曲线进行详细的数学推导，分别得到了微分式的动力学方程和积分式的动力学方程，再通过“曲线改直”得到了此类方程的计算方法，最后通过编程对热重曲线进行计算，得到了热降解过程活化能和表观指前因子。对其进行热重分析，还对热降解过程的活化能进行计算，考察了热降解过程的机理。
【关键词】：反应型阻燃剂 聚氨酯 膦酸酯 活化能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ314.248
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 表格目录12-14
• 插图目录14-17
• 主要符号对照表17-18
• 英文单词与缩略词18-19
• 第一章 绪论19-33
• 1.1 燃烧简介19
• 1.2 高聚物的燃烧理论19-21
• 1.3 聚氨酯21-24
• 1.3.1 聚氨酯的制备21-22
• 1.3.2 聚氨酯的应用22-23
• 1.3.3 聚氨酯的燃烧23-24
• 1.4 阻燃概论与阻燃剂24-26
• 1.4.1 按组分的不同分类25
• 1.4.2 按使用方法分类25-26
• 1.4.3 按所含阻燃元素分类26
• 1.5 阻燃剂的阻燃机理26-29
• 1.5.1 卤系阻燃剂的阻燃机理26-27
• 1.5.2 磷系阻燃剂的阻燃机理27-28
• 1.5.3 氮系阻燃剂的阻燃机理28
• 1.5.4 协同阻燃机理28
• 1.5.5 无机阻燃剂的阻燃机理28-29
• 1.6 国内外技术发展现状与趋势29-30
• 1.7 研究目的及意义30-31
• 1.8 主要研究内容31-32
• 1.9 本章小结32-33
• 第二章 聚合物燃烧过程热降解动力学分析33-45
• 2.1 动力学方程推导33-38
• 2.2 动力学方程的计算38-40
• 2.3 聚氨酯热分析过程的计算40-44
• 2.3.1 空气氛围中的测试与分析41-42
• 2.3.2 氮气氛围中的测试与分析42-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 磷酸三聚氰胺盐类阻燃剂的合成与实验研究45-64
• 3.1 实验药品及实验仪器45-46
• 3.2 磷酸三聚氰胺盐的合成与实验研究46-54
• 3.2.1 反应时间对产率的影响46-47
• 3.2.2 反应温度对产率的影响47
• 3.2.3 溶剂用量对产率的影响47-48
• 3.2.4 三聚氰胺和磷酸的摩尔比对产率的影响48-49
• 3.2.5 磷酸三聚氰胺盐最佳合成工艺条件的确定49-50
• 3.2.6 产物的红外光谱分析50-52
• 3.2.7 阻燃剂的热重分析52-53
• 3.2.8 阻燃剂 -聚氨酯复合材料热重分析53-54
• 3.3 季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐的合成与实验研究54-62
• 3.3.1 合成路线54-56
• 3.3.2 多聚磷酸用量对实验结果的影响56
• 3.3.3 反应时间对实验结果的影响56-57
• 3.3.4 温度对实验过程的影响57
• 3.3.5 三聚氰胺用量对实验结果的影响57-58
• 3.3.6 产物最佳合成工艺条件的确定58-60
• 3.3.7 产物的红外光谱分析60-61
• 3.3.8 阻燃剂的热重分析61
• 3.3.9 阻燃剂 -聚氨酯复合材料的热重分析61-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 膦酸酯类阻燃剂的合成与实验研究64-93
• 4.1 实验药品及实验仪器65-67
• 4.2 亚膦酸二乙酯 -甲醛 -二乙醇胺67-77
• 4.2.1 合成路线67-68
• 4.2.2 反应机理68-69
• 4.2.3 反应体系压力对第一步反应程度的影响69-70
• 4.2.4 产物的气相色谱分析70-72
• 4.2.5 产物的红外光谱分析72-74
• 4.2.6 阻燃剂 -聚氨酯复合材料的热重分析74-75
• 4.2.7 与黑料白料混合发泡过程75-76
• 4.2.8 添加二氧化硅之后的热重分析与发泡时间76-77
• 4.3 亚膦酸二乙酯 -丙酮 -二乙醇胺77-81
• 4.3.1 合成路线77-78
• 4.3.2 产物的红外光谱分析78
• 4.3.3 阻燃剂 -聚氨酯复合材料的热重分析78-80
• 4.3.4 与黑料白料混合发泡过程80-81
• 4.4 亚膦酸二乙酯 -甲醛 -二异丙醇胺81-88
• 4.4.1 合成路线81-82
• 4.4.2 产物的气相色谱分析82-83
• 4.4.3 产物的红外光谱分析83-84
• 4.4.4 阻燃剂 -聚氨酯复合材料热重分析84-87
• 4.4.5 与黑料白料混合发泡过程87
• 4.4.6 添加二氧化硅之后的热重分析与发泡时间87-88
• 4.5 亚膦酸二乙酯 -丙酮 -二异丙醇胺88-91
• 4.5.1 合成路线88-89
• 4.5.2 产物的红外光谱分析89
• 4.5.3 阻燃剂 -聚氨酯复合材料热重分析89-91
• 4.5.4 与黑料白料混合发泡过程91
• 4.6 本章小结91-93
• 第五章 DOPO 类阻燃剂的合成初探93-106
• 5.1 实验药品及实验仪器93-94
• 5.2 DOPO-甲醛 -二乙醇胺94-97
• 5.2.1 合成路线94-95
• 5.2.2 产物的红外光谱分析95-96
• 5.2.3 产物的核磁共振波谱分析96
• 5.2.4 热重分析96-97
• 5.3 DOPO-甲醛 -二异丙醇胺97-100
• 5.3.1 合成路线97-98
• 5.3.2 产物的红外光谱分析98-99
• 5.3.3 产物的 NMR 分析99
• 5.3.4 热重分析99-100
• 5.4 DOPO-二氨基二苯甲烷类阻燃剂100-102
• 5.4.1 合成路线100-101
• 5.4.2 产物的红外光谱分析101
• 5.4.3 产物的 NMR 分析101-102
• 5.4.4 热重分析102
• 5.5 本章小结102-106
• 结论与展望106-108
• 参考文献108-119
• 附录119-127
• 附录 1 计算活化能过程的源代码119-123
• 附录 2 聚氨酯原料商品介绍123-126
• Wanefoam RCP36 系列商品详细介绍126-127
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果127-128
• 致谢128-129
• 答辩委员会对论文的评定意见129

【参考文献】

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本文编号：314087