氮-磷无卤阻燃剂对TPEE性能的影响及聚氨酯基偶氮染料的合成与性能研究

发布时间：2020-10-26 16:26

　　 热塑性聚酯弹性体(TPEE)是一类含有聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的嵌段线型共聚物。TPEE具有突出的机械强度、优异的回弹性和宽泛的使用温度等性能,是一种综合性能优异的热塑性弹性体。但TPEE是一种易燃材料,极限氧指数(LOI)只有20%左右,易点燃且燃烧迅速,大大限制了它的应用范围。对其进行阻燃改性,提高TPEE的阻燃性能有着重要意义。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料,被广泛应用于多个领域,而水性聚氨酯因其具有优良的环保性能及突出的机械性能,发展的更加迅速,应用更加广泛。不过目前有色水性聚氨酯的含量很少,并且采用物理共混制备的有色水性聚氨酯,颜色稳定性差,容易受外界环境的影响,色泽不够鲜艳。本文采用逐步聚合的方法,选用多种不同的小分子偶氮染料,并成功的将这些小分子偶氮染料接进聚氨酯链中,制备出了溶剂型聚氨酯基偶氮染料以及水性聚氨酯基偶氮染料。论文的主要工作如下:1、磷-氮无卤阻燃TPEE电缆料的合成及性能研究:采用磷-氮无卤阻燃剂制备出具有良好阻燃性能的热塑性聚酯弹性体(TPEE),研究表明阻燃剂对TPEE阻燃性能和热性能都有显著改善,其中三聚氰胺磷酸酯(MP)阻燃剂的阻燃效果最好,氧指数可以达到30%,垂直燃烧达到UL-94 V-0级,点燃时间为341s,355s的pkHRR达到134KW/m2,总释放热(THR)最小。电学性能研究表明,由于阻燃剂的加入,抑制TPEE极性基团的极化和能量损耗,降低了 TPEE的介电常数,提高了其绝缘性能。因此,氮-磷无卤阻燃剂的添加对热塑性聚酯弹性体的性能影响很大。2、溶剂型聚氨酯偶氮染料的合成与性能研究:选用MDI和PTMG(1000)作为主要合成原料,小分子偶氮染料分散重氮黑GNN作为扩链剂,采用逐步聚合的方法合成了溶剂型聚氨酯,并通过傅里叶红外吸收光谱的分析证明了其结构。利用紫外-可见光吸收光谱、TG、DSC、断裂拉伸强度等分析手段对该溶剂型聚氨酯进行了表征,实验结果表明,所合成的溶剂型聚氨酯为半结晶态结构,热稳定性良好,并且断裂拉伸强度很高,最重要的是此方法制备的聚氨酯分散液不仅稳定性好、不易褪色,而且具有很好的光致变色性能,在紫外光的照射下,聚氨酯分散液的吸光度和颜色都会发生变化,聚氨酯基偶氮染料的光致变色性能为聚氨酯的应用拓宽了领域。3、水性聚氨酯偶氮染料的合成与性能研究:选取IPDI和PTMG(1000)作为主要的合成原料,DMPA作为亲水扩链剂,小分子偶氮染料(分散重黑3BF和苏丹橙G)作为颜色扩链剂,三乙胺作为成盐剂,去离子水作为分散液,采用逐步聚合的方法合成了水性聚氨酯,并通过FTIR的测试证明了该水性聚氨酯偶氮染料的结构。并对水性聚氨酯偶氮染料做了其他测试,比如紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、TG和DSC等,测试结果表明,水性聚氨酯偶氮染料固化膜的热稳定性良好,分散液具有较强的荧光强度,而且合成的水性聚氨酯偶氮染料的分散液具备很好的光致变色性能,颜色的稳定性也非常好。
【学位单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ334.1;TQ613.1
【部分图文】：

化剂等通过逐步聚合形成以ＮＣＯ封端的预聚产物；第二个阶段是在剪切力作用??下，预聚体在水中进行分散ｔ５６，５＇通常水性聚氨酯的合成方法可以分为外乳化法??和自乳化法两大类［５８］，具体的分类方式如图１．３。??－９－??

?１０００??Ｔｉｒａｅ－ｓ??图２．１样品热释放速率??图２．２为不同样品燃烧时的总释放热（ＴＨＲ）。燃烧结束时，ＴＰＥＥ／ＭＰ、??ＴＰＥＥ／ＭＣＡ?和?ＴＰＥＥ／ＭＰＯＰ?分别释放?５５．５?ＭＪ／ｍ２、６６．２?ＭＪ／ｍ２?和?６４．３?ＭＪ／ｍ２?的热??量，其中ＴＰＥＥ／ＭＰ的ＴＨＲ最小，进一步验证添加了阻燃剂ＭＰ的ＴＰＥＥ的阻燃??效果是最好的。主要是因为该叭燃剂受热分解形成的含有ＰＯ？游离基的气态物??质，可以捕获火焰中的Ｈ？游离基及ＯＨ？游离基，形成一层难挥发的保护膜覆盖??在ＴＰＥＥ表面，从而起到抑制燃烧的作用??？‘：：：？？??６０?？?？？？’??？?，？？？?？？？??＾????＾?３０?－?：?？■？？？．．．??ＴＰＥＥ—??＝?，，?ＴＰＥＥ／ＭＰ??

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／＊Ｃ??图２．４氮气保护下升温速率２０?°Ｃ／ｍｉｎ样品ＴＧ曲线??从图２．５中可以看出，ＴＰＥＥ有两个热失重峰，这两个峰对应的最大热分解??温度分别为３６０．０８°Ｃ和４０４．３５°Ｃ，而添加了阻燃剂的ＴＰＥＥ只有一个热失重峰，??对应的最大热分解温度分别为４１０．５６°Ｃ、４１５．４４°Ｃ和４１３．０２°Ｃ。阻燃剂的加入不??同程度的提高了?ＴＰＥＥ热裂解的质量损失速率峰值，主要是因为燃烧时可形成??Ｐ－Ｎ－Ｐ、Ｐ－０－Ｐ等化学键，在燃烧后的残碳中会形成一种焦化碳结构的糊状物覆??盖在ＴＰＥＥ的表面，可以很好的抑制ＴＰＥＥ的燃烧，从而减缓ＴＰＥＥ的热分解和??氧化分解［７４￣７７１。??〇〇??ｒｓ－二＝＼＼１??卜－ＴＰＥＥ，ＭＰ０Ｐ｜?丨?Ｈ，丨??！，。：?！??ｒ：?ｆ??ｉ〇－．?．?．?Ｉ．??１００?２００?３００?４００?５００?６００??Ｔｅｒａｐｅｒａｔｕｒｅ／ａＣ??图２．５氮气保护下升温速率２０°Ｃ／ｍｉｎ样品的ＤＴＧ曲线??２．４．３电学性能分析??表２．６给出了各配比下ＴＰＥＥ的体积电阻率，由数据可以看出，加入阻燃剂??ＭＰ的热塑性聚酯弹性体的体枳电阻率冇所增加，但是增加的幅度很小，并没有??数量级别的变化
【参考文献】

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本文编号：2857231