基于氨基酸、蛋白质的含膦酸酯和膦酸铵新型棉用阻燃剂研究

发布时间：2021-02-21 04:31

　　棉织物作为用量最大的天然纤维纺织品,具有服用性能良好、穿着舒适、染色性好等优点,广泛地应用于服装、家居、汽车、工业等各个领域。然而,棉织物属于易燃材料,它的易燃性对人类生命财产安全构成了潜在威胁,也极大地限制了其在许多领域的应用。因此,对棉织物进行阻燃整理具有重要的意义。目前开发的棉用阻燃剂还未满足无卤、无甲醛、阻燃性高、耐久的要求。市场上应用的棉用阻燃剂主要是Pyrovatex CP和Proban,它们效率高、耐久性好,但存在甲醛释放的问题,影响人类生命健康。随着全球的石油资源逐渐枯竭,研究者们提出了将蛋白质、DNA等生物质材料应用于棉织物阻燃领域的策略。这些生物质材料具有安全、无毒、对环境友好等特点,能制备出无卤、无甲醛的阻燃棉织物,有利于开发农副产品在棉织物阻燃领域潜在的应用价值。然而,用这些生物质材料制备的阻燃棉织物还不能达到阻燃性高、耐久的要求。本论文设计并合成了7种基于氨基酸、蛋白质的含膦酸铵活性基团、同时含膦酸酯基团和膦酸铵活性基团的棉用阻燃剂,分别用这7种阻燃剂制备了8种阻燃棉织物。探索了氨基酸、蛋白质作为原料制备阻燃性高、耐久的棉用阻燃剂的可能性,系统地分析了这8种阻... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：158 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

纤维素的大分子结构

6.2.1 PLUEG的结构表征和热稳定性通过FTIR对PLUEG进行结构表征,以揭示PLUEG与PLU分子结构的差异。图6.3为PLUEG和PLU的红外光谱图,PLUEG在3456和3355 cm-1处有N-H键的特征吸收峰;在3197和1398 cm-1处有NH4+的伸缩振动吸收峰和变形振动吸收峰;在1671 cm-1处有酰胺基团中C=O的伸缩振动吸收峰;在1624 cm-1处有-COO-基团中C=O的特征吸收峰;在1225 cm-1处有P=O键的伸缩振动吸收峰;在1073cm-1处有C-N键的伸缩振动吸收峰;922 cm-1处有P-O键的伸缩振动吸收峰。这些特征吸收峰与PLU的特征吸收峰完全一致,表明PLUEG的主体结构与PLU相似。然而,PLUEG在993 cm-1处有明显的特征吸收峰,对应的是P(=O)-O-C的特征吸收峰,表明在用氨水中和之前加入乙二醇能够在阻燃剂中引入P(=O)-O-C基团,提前封闭部分-POOH基团。同时,PLUEG在3197和1398 cm-1处NH4+的伸缩振动吸收峰和变形振动吸收峰与PLU的相比,特征峰的强度明显减弱。由结果可知,在阻燃剂合成的过程中加入乙二醇,能够有效提前封闭阻燃剂中的膦酸基团,减少阻燃剂中过多的膦酸铵活性基团,合成同时含有膦酸铵和膦酸酯基团的阻燃剂。从结果来看,合成的PLUEG分子结构与预期设计的新型阻燃剂分子结构一致。

通过FTIR对PLUEG进行结构表征,以揭示PLUEG与PLU分子结构的差异。图6.3为PLUEG和PLU的红外光谱图,PLUEG在3456和3355 cm-1处有N-H键的特征吸收峰;在3197和1398 cm-1处有NH4+的伸缩振动吸收峰和变形振动吸收峰;在1671 cm-1处有酰胺基团中C=O的伸缩振动吸收峰;在1624 cm-1处有-COO-基团中C=O的特征吸收峰;在1225 cm-1处有P=O键的伸缩振动吸收峰;在1073cm-1处有C-N键的伸缩振动吸收峰;922 cm-1处有P-O键的伸缩振动吸收峰。这些特征吸收峰与PLU的特征吸收峰完全一致,表明PLUEG的主体结构与PLU相似。然而,PLUEG在993 cm-1处有明显的特征吸收峰,对应的是P(=O)-O-C的特征吸收峰,表明在用氨水中和之前加入乙二醇能够在阻燃剂中引入P(=O)-O-C基团,提前封闭部分-POOH基团。同时,PLUEG在3197和1398 cm-1处NH4+的伸缩振动吸收峰和变形振动吸收峰与PLU的相比,特征峰的强度明显减弱。由结果可知,在阻燃剂合成的过程中加入乙二醇,能够有效提前封闭阻燃剂中的膦酸基团,减少阻燃剂中过多的膦酸铵活性基团,合成同时含有膦酸铵和膦酸酯基团的阻燃剂。从结果来看,合成的PLUEG分子结构与预期设计的新型阻燃剂分子结构一致。PLUEG与PLU在氮气氛围下的TG和DTG曲线对比如图6.4(a)和(b)所示。由图可知,PLUEG的TG和DTG曲线与PLU的非常相似。热裂解过程主要分为两步:阻燃剂中的膦酸铵活性基团分解释放NH3等小分子挥发性物质;阻燃剂的进一步分解、交联形成聚磷酸/聚偏磷酸等。

【参考文献】：
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本文编号：3043844