几种线型大分子三嗪成炭剂的合成及阻燃性能比较
发布时间：2021-09-22 17:26
膨胀型阻燃剂（IFR）具有高阻燃效率、生烟少、毒性低等优点,而成为阻燃剂的主要发展方向,而影响IFR的阻燃效率的关键组分之一为成炭剂。早期使用的季戊四醇由于其分子量小、水溶性大而导致了许多缺陷,为了克服这些缺点,新型成炭剂的研究受到广泛重视。大分子三嗪成炭剂,是一类具有发泡功能的新型成炭剂,因其与聚合物的相容性好且毒性小、溶解度低等而引起了阻燃领域的广泛关注,并获得愈来愈广泛的应用。目前报道的品种很多,其中以三聚氯氰为原料制备的线型大分子三嗪成炭剂因具有原料便宜易得、合成工艺简单、生产成本较低、性能易于调节等特点而最受重视。尽管如此,但还没有文献系统报道其侧链单体和主链单体对这类成炭剂的合成及性能的影响。因此,本文对此进行了研究。本论文以三聚氯氰为原料,分别以6种单元胺为侧链单体,哌嗪和乙二胺为主链单体,通过缩合反应、缩聚反应及丁胺封端,合成了13种大分子三嗪成炭剂。结果表明,侧链单体和主链单体对以上成炭剂合成的影响较大。侧链单体的亲水性愈强,成炭剂的水溶性愈大,以致成炭剂的合成产率愈小。芳胺的亲核性弱因而与三聚氯氰反应,取代氯的活性较低,氯的取代不很完全,以致成炭剂的氯含量较高,产率...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膨胀型阻燃剂阻燃模型
?铣晒?谈丛印６嘧榉諭FR是将三组分物理地复配而得到的阻燃体系。其中脱水剂主要为无机酸，或能产生无机酸的化合物，如硼酸及硼酸盐、磷酸及磷酸盐等，最常用的是聚磷酸铵(APP)；发泡剂又被称作氮源，受热会释放N2等惰性气体，一般为双氰胺、三聚氰胺等。APP不仅具有脱水作用还兼具发泡作用；成炭剂主要为碳含量高的多羟基化合物，如淀粉、PER、山梨醇等。这些成炭剂是使用最早的成炭剂，但其在加工的过程中易发生氧化、醚化等反应，且易溶于水，以致易迁移析出及与材料相容性较差[22]，以上缺点严重阻碍了IFR的应用。图1-2化学膨胀型阻燃剂的成炭过程Fig.1-2CharringprocessofchemicalIFR1.1.2膨胀型阻燃剂的特点及发展IFR，特别是化学IFR具有较高的阻燃效率、无卤、燃烧时无腐蚀性气体及有毒烟雾产生和低烟等特点，是一种极具发展潜力的对环境友好的阻燃剂。尽管如此，但目前的化学IFR主要是以APP为酸源[23,24]，其存在一些缺点，如阻燃复合材料易受湿度影响，容易被水侵蚀和溢出；IFR与高分子材料具有较差的相容性，直接影响阻燃材料的机械性能；较大的IFR添加量会降低阻燃材料的热稳定性，从而影响阻燃效果[25]。针对以上问题，人们主要从两方面入手进行研究，一方面是对脱水剂进行修饰，如APP进行微胶囊化[26,27]，将APP包裹在有机或无机材料中，形成核-壳结构，从而将APP与外部环境隔离，免受不利因素影响，如潮湿，并且微胶囊化能改善聚合物和阻燃剂的相容性；另一方面是开发更加高效的酸源和成炭剂[28,29]。IFR阻燃效果的好坏主要决定于燃烧时形成的炭层的质量及稳定性[30]，炭层致密性及稳定性好，量多及厚度大则阻燃效果良好，反之阻燃效果较差[31]，而成炭剂是影响膨胀炭层质量及稳定性的重要因素。因此，新型成炭剂，尤其是?
几种线型大分子三嗪成炭剂的合成及阻燃性能比较28图2-1三嗪成炭剂的合成工艺流程Fig2-1Syntheticprocessflowdiagramofthetriazinecharringagent2.1.4氯含量测定参考国家标准GB/T3051-2000，分析方法采用汞量法，具体过程如下：(1)分析原理在弱酸性水溶液中，用硝酸汞标准滴定液对被测溶液中的氯离子进行滴定，将其转化为弱电离的氯化汞，过量的Hg2+与二苯偶氮酰肼指示剂形成紫红色络合物来确定滴定终点。(2)使用试剂①1:1硝酸溶液；②硝酸溶液：1mol/L；③硝酸汞标准滴定溶液：c[1/2Hg(NO3)2]=0.02mol/L(具体的配制步骤参考国家标准GB/T3051-2000)；④二苯偶氮酰肼指示液：5g/L乙醇溶液；⑤溴酚蓝指示液：1g/L乙醇溶液；⑥氢氧化钠溶液：1mol/L。(3)测定步骤游离氯的测定：准确称取约1g样品，和10mL蒸馏水一起加入锥形瓶中搅拌溶解0.5h，静置，待样品沉淀，过滤得到上清液。将上清液加入锥形瓶中，并滴入溴酚蓝指示液2-3滴，分析液由透明变为蓝色，通过滴入硝酸使分析液
【参考文献】：
期刊论文
[1]三嗪成炭剂和聚磷酸铵协同阻燃动态硫化热塑性弹性体阻燃性能及成炭机制[J]. 樊明帅,冯钠,曲敏杰,徐静,王新红,赵建. 高分子材料科学与工程. 2019(10)
[2]新型超支化聚磷酰胺/聚磷酸铵协效阻燃聚丙烯的机理研究[J]. 叶新明,王远航,靳晴,晏泓. 化工新型材料. 2018(05)
[3]无卤膨胀阻燃剂研究进展[J]. 陈涛,许肖丽,汪济奎,肖雄,翟金国. 上海塑料. 2017(04)
[4]具有自由基淬灭功能大分子膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃聚丙烯的作用机理[J]. 谢华理,赖学军,李红强,曾幸荣. 橡塑技术与装备. 2017(24)
[5]一种超支化聚酰胺成炭剂的合成及其阻燃聚丙烯的研究[J]. 李雪松,王远航,张乃恩,晏泓. 应用化工. 2017(10)
[6]马来酸异氰尿酸酯成炭剂的合成及其对聚丙烯阻燃性能的研究[J]. 王远月,刘够生. 材料导报. 2016(22)
[7]多羟基结构三嗪成炭剂在膨胀阻燃PP中的应用[J]. 胡亚鹏,王香梅,李娟. 工程塑料应用. 2016(06)
[8]膨胀型阻燃剂的研究进展[J]. 潘利文,李孔哲,肖阳,褚耀华,胡治流,曹德光. 材料导报. 2016(05)
[9]聚乙烯用阻燃剂研究进展[J]. 李娇. 工程塑料应用. 2016(02)
[10]功能化修饰的超支化聚缩水甘油醚在药物载体领域的应用[J]. 张奕,巫凌波,胡倩,陈宝欣,吴柏杨,薛巍. 应用化学. 2015(04)
博士论文
[1]新型成炭剂的设计及其阻燃聚合物材料的热稳定性和燃烧性能的研究[D]. 温攀月.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]新型成炭剂的制备及性能研究[D]. 朱鑫.青岛科技大学 2019
[2]三嗪成炭剂的制备及其阻燃性能研究[D]. 隋晓彤.青岛科技大学 2018
[3]基于三嗪结构的膨胀性阻燃聚丙烯的结构与性能[D]. 胡亚鹏.中北大学 2016
[4]新型大分子成炭发泡剂的合成及其阻燃聚丙烯的应用研究[D]. 王宇.东北林业大学 2016
[5]三嗪类大分子高效成炭剂在PP中的应用[D]. 刘存帅.山东大学 2015
本文编号：3404114
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膨胀型阻燃剂阻燃模型
?铣晒?谈丛印６嘧榉諭FR是将三组分物理地复配而得到的阻燃体系。其中脱水剂主要为无机酸，或能产生无机酸的化合物，如硼酸及硼酸盐、磷酸及磷酸盐等，最常用的是聚磷酸铵(APP)；发泡剂又被称作氮源，受热会释放N2等惰性气体，一般为双氰胺、三聚氰胺等。APP不仅具有脱水作用还兼具发泡作用；成炭剂主要为碳含量高的多羟基化合物，如淀粉、PER、山梨醇等。这些成炭剂是使用最早的成炭剂，但其在加工的过程中易发生氧化、醚化等反应，且易溶于水，以致易迁移析出及与材料相容性较差[22]，以上缺点严重阻碍了IFR的应用。图1-2化学膨胀型阻燃剂的成炭过程Fig.1-2CharringprocessofchemicalIFR1.1.2膨胀型阻燃剂的特点及发展IFR，特别是化学IFR具有较高的阻燃效率、无卤、燃烧时无腐蚀性气体及有毒烟雾产生和低烟等特点，是一种极具发展潜力的对环境友好的阻燃剂。尽管如此，但目前的化学IFR主要是以APP为酸源[23,24]，其存在一些缺点，如阻燃复合材料易受湿度影响，容易被水侵蚀和溢出；IFR与高分子材料具有较差的相容性，直接影响阻燃材料的机械性能；较大的IFR添加量会降低阻燃材料的热稳定性，从而影响阻燃效果[25]。针对以上问题，人们主要从两方面入手进行研究，一方面是对脱水剂进行修饰，如APP进行微胶囊化[26,27]，将APP包裹在有机或无机材料中，形成核-壳结构，从而将APP与外部环境隔离，免受不利因素影响，如潮湿，并且微胶囊化能改善聚合物和阻燃剂的相容性；另一方面是开发更加高效的酸源和成炭剂[28,29]。IFR阻燃效果的好坏主要决定于燃烧时形成的炭层的质量及稳定性[30]，炭层致密性及稳定性好，量多及厚度大则阻燃效果良好，反之阻燃效果较差[31]，而成炭剂是影响膨胀炭层质量及稳定性的重要因素。因此，新型成炭剂，尤其是?
几种线型大分子三嗪成炭剂的合成及阻燃性能比较28图2-1三嗪成炭剂的合成工艺流程Fig2-1Syntheticprocessflowdiagramofthetriazinecharringagent2.1.4氯含量测定参考国家标准GB/T3051-2000，分析方法采用汞量法，具体过程如下：(1)分析原理在弱酸性水溶液中，用硝酸汞标准滴定液对被测溶液中的氯离子进行滴定，将其转化为弱电离的氯化汞，过量的Hg2+与二苯偶氮酰肼指示剂形成紫红色络合物来确定滴定终点。(2)使用试剂①1:1硝酸溶液；②硝酸溶液：1mol/L；③硝酸汞标准滴定溶液：c[1/2Hg(NO3)2]=0.02mol/L(具体的配制步骤参考国家标准GB/T3051-2000)；④二苯偶氮酰肼指示液：5g/L乙醇溶液；⑤溴酚蓝指示液：1g/L乙醇溶液；⑥氢氧化钠溶液：1mol/L。(3)测定步骤游离氯的测定：准确称取约1g样品，和10mL蒸馏水一起加入锥形瓶中搅拌溶解0.5h，静置，待样品沉淀，过滤得到上清液。将上清液加入锥形瓶中，并滴入溴酚蓝指示液2-3滴，分析液由透明变为蓝色，通过滴入硝酸使分析液
【参考文献】：
期刊论文
[1]三嗪成炭剂和聚磷酸铵协同阻燃动态硫化热塑性弹性体阻燃性能及成炭机制[J]. 樊明帅,冯钠,曲敏杰,徐静,王新红,赵建. 高分子材料科学与工程. 2019(10)
[2]新型超支化聚磷酰胺/聚磷酸铵协效阻燃聚丙烯的机理研究[J]. 叶新明,王远航,靳晴,晏泓. 化工新型材料. 2018(05)
[3]无卤膨胀阻燃剂研究进展[J]. 陈涛,许肖丽,汪济奎,肖雄,翟金国. 上海塑料. 2017(04)
[4]具有自由基淬灭功能大分子膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃聚丙烯的作用机理[J]. 谢华理,赖学军,李红强,曾幸荣. 橡塑技术与装备. 2017(24)
[5]一种超支化聚酰胺成炭剂的合成及其阻燃聚丙烯的研究[J]. 李雪松,王远航,张乃恩,晏泓. 应用化工. 2017(10)
[6]马来酸异氰尿酸酯成炭剂的合成及其对聚丙烯阻燃性能的研究[J]. 王远月,刘够生. 材料导报. 2016(22)
[7]多羟基结构三嗪成炭剂在膨胀阻燃PP中的应用[J]. 胡亚鹏,王香梅,李娟. 工程塑料应用. 2016(06)
[8]膨胀型阻燃剂的研究进展[J]. 潘利文,李孔哲,肖阳,褚耀华,胡治流,曹德光. 材料导报. 2016(05)
[9]聚乙烯用阻燃剂研究进展[J]. 李娇. 工程塑料应用. 2016(02)
[10]功能化修饰的超支化聚缩水甘油醚在药物载体领域的应用[J]. 张奕,巫凌波,胡倩,陈宝欣,吴柏杨,薛巍. 应用化学. 2015(04)
博士论文
[1]新型成炭剂的设计及其阻燃聚合物材料的热稳定性和燃烧性能的研究[D]. 温攀月.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]新型成炭剂的制备及性能研究[D]. 朱鑫.青岛科技大学 2019
[2]三嗪成炭剂的制备及其阻燃性能研究[D]. 隋晓彤.青岛科技大学 2018
[3]基于三嗪结构的膨胀性阻燃聚丙烯的结构与性能[D]. 胡亚鹏.中北大学 2016
[4]新型大分子成炭发泡剂的合成及其阻燃聚丙烯的应用研究[D]. 王宇.东北林业大学 2016
[5]三嗪类大分子高效成炭剂在PP中的应用[D]. 刘存帅.山东大学 2015
本文编号：3404114
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