含磷-氮-硼单组分膨胀阻燃剂的制备及阻燃聚烯烃研究

发布时间：2021-03-20 13:51

　　聚烯烃材料具有易加工、耐化学腐蚀、性价比高等优点,广泛应用于轨道交通、电线电缆、电子电器等领域。但聚烯烃易燃,赋予其优异的阻燃性能具有重要意义和价值。膨胀型阻燃剂（IFR）具有低烟、低毒、抑制熔滴等特点,广泛用于聚烯烃的阻燃。但传统IFR通过多种组分混合而成,且主要通过凝聚相发挥阻燃作用,对聚烯烃的阻燃效率有待提高。单组分IFR集酸源、碳源和气源于一体,组分间更利于发挥协同阻燃作用。因此,制备对聚烯烃材料具有优异阻燃效率的单组份膨胀型阻燃剂具有重要意义和应用价值。本文以甲基膦酸、哌嗪和硼酸为原料,首先制备了中间体甲基膦酸硼酸哌嗪,然后与新戊二醇进行酯化反应,通过调节甲基膦酸和硼酸的摩尔比,制备了系列含磷-氮-硼的单组份膨胀型阻燃剂聚甲基膦酸硼酸哌嗪新戊二醇酯（MBPNE）。通过红外光谱、固体核磁共振谱测试对其结构进行表征。该阻燃剂在加热过程中能发生完全熔融,继而膨胀形成表面致密、坚硬的炭层。热重分析（TGA）测试表明,MBPNE在800℃时的残余量为27.5 wt%,展现出优异的成炭性能。将合成的MBPNE添加到线性低密度聚乙烯（LDPE）中,当阻燃剂的添加量为18 wt%时,1.6 ... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－２?ＭＢＰＮＥ的ＦＴＩＲ谱图??Ｆｉｇ?２－２?ＦＴＩＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ＭＢＰＮＥ??

?东北林业大学硕士学位论文???２．５．结果与讨论??２．５．１．?ＭＢＰＮＥ的红外光谱分析??图２－２所示为阻燃剂ＭＢＰＮＥ的傅里叶红外光谱图。由图可知位于２４６８?ｃｍ—１的特征??吸收峰归属于Ｈ２Ｎ＋中Ｎ－Ｈ键的伸缩振动。在２７５１?ｃｎｆ１处的特征峰为哌嗪中－ＣＨ２－键的??伸缩振动。在１２４３、１４６１和１３３０?ｃｎｆ１处的特征峰分别是Ｐ＝０、Ｐ－Ｃ和Ｃ－Ｎ键的伸缩??振动［６９］。在１３丨３?ｃｔｒｆ１处的特征吸收峰归属于Ｂ－０键的伸缩振动［７２］。在１１４３和１０６４??ｃｎＶ１处的特征峰分别归属于Ｐ－Ｏ－Ｃ和Ｂ－Ｏ－Ｃ键的伸缩振动，表明新戊二醇与甲基膦酸??硼酸哌嗪之间发生了酯化反应。??１００－１?７Ｔ???１８０；?Ｉ?｜?ｌ４７?ｆ??．１?２７５１?２４６８?１３１３?丨?｜??目?７０－?１２４３??１?－??５０－?Ｉ??１１４３?＾６４??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ＇１）??图２－２?ＭＢＰＮＥ的ＦＴＩＲ谱图??Ｆｉｇ?２－２?ＦＴＩＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ＭＢＰＮＥ??２．５．２．?ＭＢＰＮＥ的核磁共振波谱分析??图２－３为聚甲基膦酸硼酸哌嗪新戊二醇酯（ＭＢＰＮＥ）的固态１３Ｃ核磁共振光谱。??丨）?．Ｈｉ?ｃ?ｆ?ｃ?丨??ｄ?俨?ｂ?ｂ?０１１?＾??Ｃ??ａ??！??＿Ｊ?Ｌ，?Ｊ?Ｌ??５０?４５?４０?３５?３０?２５?２０?１５?１０??ｐｐｍ??图２－３?ＭＢＰＮＥ的１３Ｃ固态核磁共振谱图??Ｆｉｇ?２－３?Ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ?１３

?２聚甲基膦酸硼酸哌嗪新戊二醇酯的制备及结构表征???在１６．１?ｐｐｍ处出现的峰为Ｃａ?（ａ，０＝Ｐ－ＣＨ３）。１４．８?ｐｐｍ处出现的峰为Ｃｃ?（ｃ，?－０－??ＣＨ２）。在４０．７?ｐｐｍ处出现的峰归属于Ｃｄ原子（ｄ，－Ｃ－ＣＨ３）。３９．７?ｐｐｍ处出现的峰归??属于脈嗪中的碳原子。??图２－４所示为聚甲基膦酸硼酸哌嗪新戊二醇酯（ＭＢＰＮＥ）的固态３１Ｐ核磁共振光??谱。图中可以看到隣原子的化学环境。在】６．９?ｐｐｍ处的峰归属于ＭＢＰＮＥ中的憐原子。??在１５．１?ｐｐｍ处出现的小峰为ＭＢＰＮＥ链末端与羟基相连的磷原子。基于以上的分析可得??出结论，阻燃剂聚甲基膦酸硼酸哌嗪新戊二醇酯（ＭＢＰＮＥ）成功合成。??１??Ｉ?｜?＇?Ｉ?１??５０?２５?０?－２５??ｐｐｍ??图２－４?ＭＢＰＮＥ的３ＩＰ固体核磁共振谱图??Ｆｉｇ?２－４?Ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ?３?ＩＰ?ＮＭＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ＭＢＰＮＥ??２．５．３．阻燃剂ＭＢＰＮＥ的热降解分析??阻燃剂ＭＢＰＮＥ的热稳定性、成炭性能和热降解行为是利用热重分析（ＴＧＡ）测试??进行表征得到的。图２－５为ＭＢＰＮＥ的ＴＧＡ和ＤＴＧ曲线，相应数据见表２－３。??§６°＂?－－６＾??＾?＼?＾??－８－１??４０－?—ＴＧＡ?．?．＞．??一－ＤＴＧ?Ｖ?｜??－－１０??２０－?■■■■■■■■■??Ｉ?■?Ｉ?？?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?■?ｉ?？?Ｉ?■?－?＿?１２??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??图２－

【参考文献】：
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本文编号：3091108