基于磷酸酯的阻燃涤纶织物的研发
发布时间：2021-11-23 16:48
以聚乙烯醇（PVA）和从植物中提取的一种环境友好且具有高含磷的天然有机磷酸类化合物——植酸（PA）为原料,N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂,合成了一种新型磷酸酯阻燃剂PA-PVA,通过红外光谱仪、热重分析仪、极限氧指数仪对其结构和性能进行了表征,对涤纶织物进行阻燃整理并测试其性能。结果表明:聚乙烯醇和植酸通过酯化反应合成了直链型的磷酸酯（PA-PVA）,PA-PVA的LOI高达35.8,在600℃时残炭率为10.9%,样品在燃烧过程中放热较慢,阻燃性能优异,用于涤纶织物阻燃整理后,能有效地提升阻燃性能。
【文章来源】：现代丝绸科学与技术. 2020,35(03)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
磷酸酯的红外光谱图
热稳定性反映了高分子材料耐热降解或老化的性能,是材料成型加工和使用过程中的重要参数。图2为磷酸酯在氮气中热降解失重曲线。从图中可以看出,磷酸酯的热失重主要分为三个阶段。第一阶段发生在100℃～350℃之间,在此过程中,磷酸酯中的聚乙烯醇受热软化而熔融,分解挥发,磷酸酯的失重率大约为62%,与聚乙烯醇的投料比相符;第二阶段是在350℃～420℃之间,主要由于磷酸酯结构中较多不稳定的P-O-C断裂所致;第三阶段是在420℃～490℃之间,期间磷酸酯中的P-C键受热断裂、炭化[10];最终磷酸酯在600℃时质量残留率为10.9%。以上结果表明该磷酸酯材料具有阻燃可行性。2.3 磷酸酯的极限氧指数(LOI)
一般来说,材料的LOI大于27时被认为是难燃材料。图3为磷酸酯极限氧指数测试过程的展示图,表1为测试过程中得到的数据。从表1可以看出,磷酸酯的LOI高达35.8,在氧气体积分数大于36%时开始燃烧,远远超过难燃材料LOI的27,说明其具有优异的阻燃效果。在火焰作用下,磷酸酯的燃烧较柔和,当离开火焰时,磷酸酯迅速自熄,续燃时间小于3 s,燃烧过程中未产生烟雾。磷酸酯在高于36%的氧气体积分数时开始持续燃烧,速度缓慢,燃烧后收缩成一个球状的黑色残渣,燃烧过程和产物并无粉尘产生,主要原因是磷酸酯分子中含有较多的磷元素,受热分解时可生成偏磷酸和聚偏磷酸等强脱水剂,使聚合物脱水炭化,在其表面形成一层致密的炭化层,可以阻止氧气和热量传递到材料表面,并能够包覆住因材料受热分解而产生的可燃性挥发物,从而起到阻燃作用[11]。表1 磷酸酯LOI测试数据 氧气体积分数/% 29.1 30.3 32.5 33.8 34.9 35.8 36.4 37.1 是否燃烧 否 否 否 否 否 否 是 是
【参考文献】：
期刊论文
[1]植酸的铵化及其对Lyocell织物的阻燃整理[J]. 徐爱玲,王春梅. 纺织学报. 2020(02)
[2]三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯阻燃剂的合成[J]. 边金彩,王俊龙,张继,职慧珍,杨锦飞. 塑料助剂. 2019(04)
[3]新型磷系阻燃剂合成及其在聚丙烯中的应用[J]. 辛海亮,梁兵. 塑料. 2019(04)
[4]三（2-羟丙基）磷酸酯的合成[J]. 徐洋,赵新叶,王俊龙,职慧珍,杨锦飞. 精细化工. 2019(04)
[5]植酸对涤纶织物的阻燃整理[J]. 肖文成,关晋平,陈国强. 现代丝绸科学与技术. 2018(06)
[6]有机磷酸酯阻燃剂的合成及应用研究进展[J]. 霍国洋,王媛. 塑料助剂. 2015(05)
[7]聚磷酸铵/三嗪成炭剂/碳纳米管复配体系对聚丙烯阻燃性的影响[J]. 张涛,杜中杰,邹威,励杭泉,张晨. 塑料. 2013(03)
[8]高分子材料阻燃技术研究[J]. 权向科. 21世纪建筑材料. 2010(06)
[9]高分子材料的燃烧生成气体及其毒性[J]. 刘恰,高冰,王捷,王鑫. 消防科学与技术. 2007(02)
硕士论文
[1]三嗪类成炭—发泡剂的合成及其在聚丙烯阻燃中的应用研究[D]. 原燕燕.天津大学 2016
本文编号：3514290
【文章来源】：现代丝绸科学与技术. 2020,35(03)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
磷酸酯的红外光谱图
热稳定性反映了高分子材料耐热降解或老化的性能,是材料成型加工和使用过程中的重要参数。图2为磷酸酯在氮气中热降解失重曲线。从图中可以看出,磷酸酯的热失重主要分为三个阶段。第一阶段发生在100℃～350℃之间,在此过程中,磷酸酯中的聚乙烯醇受热软化而熔融,分解挥发,磷酸酯的失重率大约为62%,与聚乙烯醇的投料比相符;第二阶段是在350℃～420℃之间,主要由于磷酸酯结构中较多不稳定的P-O-C断裂所致;第三阶段是在420℃～490℃之间,期间磷酸酯中的P-C键受热断裂、炭化[10];最终磷酸酯在600℃时质量残留率为10.9%。以上结果表明该磷酸酯材料具有阻燃可行性。2.3 磷酸酯的极限氧指数(LOI)
一般来说,材料的LOI大于27时被认为是难燃材料。图3为磷酸酯极限氧指数测试过程的展示图,表1为测试过程中得到的数据。从表1可以看出,磷酸酯的LOI高达35.8,在氧气体积分数大于36%时开始燃烧,远远超过难燃材料LOI的27,说明其具有优异的阻燃效果。在火焰作用下,磷酸酯的燃烧较柔和,当离开火焰时,磷酸酯迅速自熄,续燃时间小于3 s,燃烧过程中未产生烟雾。磷酸酯在高于36%的氧气体积分数时开始持续燃烧,速度缓慢,燃烧后收缩成一个球状的黑色残渣,燃烧过程和产物并无粉尘产生,主要原因是磷酸酯分子中含有较多的磷元素,受热分解时可生成偏磷酸和聚偏磷酸等强脱水剂,使聚合物脱水炭化,在其表面形成一层致密的炭化层,可以阻止氧气和热量传递到材料表面,并能够包覆住因材料受热分解而产生的可燃性挥发物,从而起到阻燃作用[11]。表1 磷酸酯LOI测试数据 氧气体积分数/% 29.1 30.3 32.5 33.8 34.9 35.8 36.4 37.1 是否燃烧 否 否 否 否 否 否 是 是
【参考文献】：
期刊论文
[1]植酸的铵化及其对Lyocell织物的阻燃整理[J]. 徐爱玲,王春梅. 纺织学报. 2020(02)
[2]三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯阻燃剂的合成[J]. 边金彩,王俊龙,张继,职慧珍,杨锦飞. 塑料助剂. 2019(04)
[3]新型磷系阻燃剂合成及其在聚丙烯中的应用[J]. 辛海亮,梁兵. 塑料. 2019(04)
[4]三（2-羟丙基）磷酸酯的合成[J]. 徐洋,赵新叶,王俊龙,职慧珍,杨锦飞. 精细化工. 2019(04)
[5]植酸对涤纶织物的阻燃整理[J]. 肖文成,关晋平,陈国强. 现代丝绸科学与技术. 2018(06)
[6]有机磷酸酯阻燃剂的合成及应用研究进展[J]. 霍国洋,王媛. 塑料助剂. 2015(05)
[7]聚磷酸铵/三嗪成炭剂/碳纳米管复配体系对聚丙烯阻燃性的影响[J]. 张涛,杜中杰,邹威,励杭泉,张晨. 塑料. 2013(03)
[8]高分子材料阻燃技术研究[J]. 权向科. 21世纪建筑材料. 2010(06)
[9]高分子材料的燃烧生成气体及其毒性[J]. 刘恰,高冰,王捷,王鑫. 消防科学与技术. 2007(02)
硕士论文
[1]三嗪类成炭—发泡剂的合成及其在聚丙烯阻燃中的应用研究[D]. 原燕燕.天津大学 2016
本文编号：3514290
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