新型三嗪类氮-硅成炭剂的合成及其热稳定性

以三聚氯氰(1)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(2)为原料,经亲核取代反应合成了一种新型三嗪类氮-硅成炭剂——2-氯-4,6-二(3-三乙氧基硅烷基-1-氨丙基)-1,3,5-三嗪(3),其结构和热性能经1H NMR,IR和TGA表征。考察了溶剂、缚酸剂、原料比和反应温度对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以丙酮为溶剂,Na2CO3为缚酸剂,1 10 mmol,n(2)∶n(1)=2.4,于50℃反应6 h,产率98.1%。3的初始分解温度为292℃,700℃时成炭率34.5%。

新型无卤硅-氮成炭剂的合成及其热稳定性

以三聚氯氰和γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,经取代反应制得2-氯-4,6-二(3-三乙氧基硅烷-1-丙氨基)-1,3,5-三嗪(3);3与二乙烯三胺(4)反应合成了一种新型的无卤高含硅量的成炭剂(5),其结构和性能经1H NMR,FT-IR和TGA表征。考察了物料比、缚酸剂、反应时间、反应溶剂和反应温度对5收率的影响。实验结果表明:最佳反应条件为:甲苯为溶剂,三乙胺为缚酸剂,n(3)∶n(4)=3.3∶1,于100℃反应11 h,收率62.7%;5的初始分解温度为197℃,700℃时残炭为36.7%。

含硅-氮木质素协同聚磷酸铵阻燃聚乳酸

聚乳酸(PLA)作为生物基可降解塑料逐渐成为研究热点,但由于其极易燃烧,在包装、电器等领域的应用受到限制,为了解决此类问题,对碱木质素(Lig)改性合成了含硅-氮元素的木质素(Si-NLig),通过TGA分析发现,Si-NLig在空气中的初始降解温度(T5%)提高了20℃,且高温残留量由2.3%提高至25.5%。将Si-NLig作为成炭剂,与聚磷酸铵(APP)复配,通过熔融共混法制成阻燃聚乳酸材料(Si-NLig-APP/PLA),对其阻燃性能、力学性能、燃烧行为等进行了研究。研究表明:Si-NLig与APP质量比为1∶4,10wt%的添加量可使Si-NLig-8%APP/PLA的极限氧指数(LOI)值达到27%,UL-94垂直燃烧达到V-0级别,而同等条件下Lig-8%APP/PLA的LOI值为26%,UL-94仅为V-2级别。同时,与Lig-8%APP/PLA相比,Si-NLig-8%APP/PLA的热释放速率峰值(PHRR)降低了27%;残炭的拉曼图谱分析发现Si-NLig-8%APP/PLA的石墨化程度比Lig-8%APP/PLA提高了36.7%,为其良好的阻燃性能提供了理论依据。Si-NLig的引入使阻燃PLA力学性能得到了改善,拉伸强度提升了21%。可见Si-NLig在无卤阻燃PLA领域中具有潜在的应用前景。

一种含N、Si木质素基成炭剂的合成及其表征

以麦草碱木质素(WSAL)为主要原料,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对其进行改性,制得了含N、Si木质素基成炭剂(CFA-WSAL),并对其合成工艺进行了优化。同时,借助傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和热重分析仪(TGA)分别对该木质素基成炭剂的结构与热稳定性能进行了表征。结果表明:成功获得了目标产物CFA-WSAL,其在空气中的起始降解温度(T_(5%))为269.9℃,明显高于WSAL(204.7℃)。在固定木质素及溶剂用量分别为200 mg和5 ml的前提下,CFA-WSAL的最佳制备工艺为:乙醇和去离子水的体积比为0.5:4.5,反应温度为80℃,反应时间为2 h,KH550用量为0.488 g。此外,CFA-WSAL在500℃及800℃下的残炭率分别可达到31.5%和21.3%,明显高于WSAL的2.0%和1.9%。这表明该成炭剂具有良好的热稳定性及成炭能力,在膨胀型阻燃高分子材料领域具有潜在的应用前景。