反应型P-N膨胀型阻燃剂的合成及其在棉织物中的应用

以三聚氯氰、亚磷酸三乙酯和丙三醇为原料,合成了一种反应型P-N膨胀型阻燃剂三氧代(3-磷酸二乙酯-5-氯-1-三嗪)丙三醇(TTCTG),采用FTIR、^(1)HNMR、^(31)PNMR、TG对其进行了表征。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧实验、TG、SEM测试了TTCTG对棉纤维(CF)的阻燃改性性能。结果表明,TTCTG的热稳定性良好。当TTCTG质量浓度为200 g/L时,阻燃整理后棉织物(TTCTG200-CF)的LOI为27.3%,阻燃等级可达国家标准B1级,同时仍能保持良好的力学性能。TTCTG在284℃便能促进棉织物快速分解成炭,700℃下的残炭率高达48.6%。TTCTG200-CF燃烧后,其表面形成了致密的膨胀炭层,TTCTG200-CF具有良好的阻燃性能。水洗20次后,TTCTG200-CF的阻燃等级仍可达B1级,LOI可达26.4%,TTCTG与棉纤维通过共价键相连而融为一体,赋予棉纤维优良持久的阻燃性能。

P-N无卤膨胀阻燃剂在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的应用研究

以干法合成的P-N无卤膨胀阻燃剂(IFR)为基础,与聚磷酸胺(APP)复配使用对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)进行阻燃改性。采用氧指数法、垂直燃烧法分析EVA材料的燃烧性能,通过热重分析(TGA)、锥形量热(Cone)、扫描电镜(SEM)分析EVA的热降解过程、燃烧性能和残炭结构,研究IFR/APP复配时EVA的阻燃机理。结果表明:APP与IFR之间具有明显的协同作用,当APP与IFR的比例为2∶3时,阻燃体系的氧指数提高到28.3%,垂直燃烧等级达到V-0级。在燃烧过程中,APP主要起成炭作用,IFR起发泡作用,当APP与IFR的比例为2∶3时,EVA阻燃体系形成了最好的炭层结构,从而显著提高了EVA的阻燃性能。

使用可膨胀石墨与磷氮系阻燃剂协效制备阻燃UHMWPE

采用可膨胀石墨(EG)和磷氮系膨胀型阻燃剂制备阻燃超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。研究了EG的粒径对其阻燃性能的影响,磷氮系阻燃剂的3个组分聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER),各自与可膨胀石墨复配阻燃时其阻燃效果的差异。使用极限氧指数(LOI)法和UL94防火等级法表征材料的阻燃效果。结果表明:EG的粒径越大,其作为阻燃剂的阻燃效果就越好。EG与APP的复配效果最好,当两者的质量比例为EG∶APP=2∶1时,体系的协效阻燃效果最佳。协效阻燃UHMWPE的力学性能和耐磨性能也比单一使用EG阻燃时得到较大的改善。

协效剂在ABS/APP/PETA体系中的阻燃协效性

为了提高苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)/聚磷酸铵(APP)/聚对苯二甲酰乙二胺(PETA)膨胀阻燃体系的阻燃性能,将硼酸锌(ZB)、红磷(RP)添加到ABS/APP/PETA膨胀阻燃体系中。采用极限氧指数法、垂直燃烧法、热失重、扫描电镜探讨了不同含量协效剂ZB、RP对不同比例ABS/APP/PETA阻燃体系的协效阻燃效应。结果表明,加入协效剂使ABS/APP/PETA体系的阻燃性能得到显著提高;将2.5份(质量份,下同)ZB和4份RP加入到ABS/APP/PETA(70/22.5/7.5)体系,体系的极限氧指数由未加协效剂的30%提高到41%,UL-94测试也达到V-0级;ZB提高了ABS/APP/PETA体系热稳定性和成炭率,RP能极大地促进成炭;加入ZB和RP,阻燃体系燃烧表面能够形成更多膨胀、致密的炭层。

膨胀型阻燃剂的研究与应用

综述了两类膨胀型阻燃剂(P -N膨胀型阻燃剂和膨胀型石墨)在聚烯烃、聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸酯中的研究与应用情况。

磷氮系膨胀型阻燃剂阻燃性能的热重分析

膨胀型阻燃体系因其高效低毒的特性而受到广泛的关注。研究了以二氨基双酚A、三氯氧磷和三聚氰胺为原料合成磷酰胺类磷氮系膨胀型阻燃剂的反应条件,并用热重分析和灼烧实验方法初步研究了它对杨木粉的阻燃特性。结果表明:用乙醚作分散介质,二氨基双酚A、三氯氧磷、三聚氰胺的摩尔比为 1∶3∶8,回流时间 5h的条件下,磷氮系膨胀型阻燃剂的得率较高、产品质量好;热重分析表明,杨木粉经磷氮系膨胀型阻燃剂处理后,炭化阶段的峰温有所下降,活化能减小,速率常数变大,残余炭量由 22. 5%增加到 36. 3%,增加比例达到 61. 3%;灼烧实验表明,低于 230℃时,经磷氮系膨胀型阻燃剂处理的杨木粉的灼烧失重大于对照样品,而在高于 230℃以后,阻燃处理杨木粉的灼烧残余质量大于对照样品;经阻燃处理后 350℃残余量由 24. 9%增加到 38. 4%,比对照样增加 54. 2%; 600℃残余量由 7. 3%增加到 22. 3%,比对照样增加 205%;灼烧残渣为黑色泡沫炭层,具有金属光泽。因此,该阻燃剂在受热时能有效地促使木材形成更多的木炭,并形成石墨样光泽的泡沫炭层。

新型单组分磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃性能

以氯化螺环磷酸酯(1)和对甲苯胺(2)为原料,经亲核取代反应合成了"三源"一体的新型单分子磷-氮膨胀型阻燃剂——季戊四醇螺环磷酰对甲苯胺(3),其结构经1H NMR和IR表征。考察了溶剂、原料配比、反应温度、反应时间和缚酸剂对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:乙腈为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10mmol,n(1)∶n(2)=1∶3,于80℃反应4 h,产率79.3%。阻燃性能研究结果表明,3的初始分解温度为220℃,500℃成炭率达43.3%。

硼-磷-氮协效膨胀型阻燃剂的合成与性能研究

以三聚氰胺(MEL)、磷酸(PA)、硼酸(BA)等为原料,合成了三聚氰胺磷酸盐(MP)和三聚氰胺硼酸盐(MB)中间体,以及三聚氰胺磷酸硼酸盐(MPB)硼-磷-氮协效"三位一体"膨胀型阻燃剂,用红外光谱和元素分析等方法对合成产物的结构和组成进行了表征,确定了阻燃剂合成的最佳条件。探讨了MPB的元素组成对MPB阻燃环氧树脂复合材料氧指数的影响,以及MPB的协同阻燃机理。结果表明:合成MP时,三聚氰胺和磷酸的最佳摩尔比为1:0.5;合成MB时,三聚氰胺和硼酸的最佳摩尔比为10:1;合成MPB-1(以MP为中间体)的最佳质量比为w(MP):w(BA)=3:1;合成MPB-2(以MB为中间体)的最佳质量比为w(MB):w(PA)=0.92:1。MPB-2对环氧树脂的阻燃性能优于MPB-1,这是由于MPB-2中元素组成均衡,使得B-P-N协效作用明显。

新型磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其在硬质聚氨酯泡沫中的应用

以2-笼状季戊四醇磷酸酯-4,6-二氯均三嗪(1)和对氨基苯磺酸钠(2)为原料,经取代反应合成了集炭源、酸源和气源于一体的新型磷-氮膨胀型阻燃剂——2-笼状季戊四醇磷酸酯-4,6-二对氨基苯磺酸钠-均三嗪(3),其结构经1H NMR,31P NMR和IR表征。考察了溶剂、反应时间、物料比和缚酸剂种类对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以丙酮为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10 mmol,n(1)∶n(2)=1.0∶2.5,于56℃反应4 h,产率71.0%。阻燃测试结果表明,3在硬质聚氨酯泡沫(Ⅰ)中的添加质量份数为25(即Ⅰ-325)时,氧指数为27.5;垂直燃烧测试结果表明:Ⅰ-325的阻燃级别为V0。

新型磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其热稳定性

以新戊二醇磷酰氯(1)和三聚氰胺(2)为原料,经亲核取代反应合成了集炭源、酸源和气源于一体的新型磷-氮膨胀型阻燃剂——2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酰基三聚氰胺(3),其结构和热稳定性经1H NMR,13P NMR,FT-IR和TGA-DTG表征。考察了溶剂、反应时间和缚酸剂对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以二氧六环为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10 mmol,n(1)∶n(2)=1∶1,回流反应8 h,产率73%。3的初始分解温度253℃,700℃成炭率达50.5%。

新型磷-氮膨胀阻燃剂在改性聚丙烯中的应用研究

采用自制干法合成的磷-氮膨胀型阻燃剂(磷酸酯三聚氰胺盐,IFR)复配聚磷酸胺(APP)和聚四氟乙烯(PT-FE)阻燃改性聚丙烯(PP),利用极限氧指数法、垂直燃烧法分析了阻燃PP的燃烧性能,通过热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对阻燃PP的热降解过程、燃烧性能、残炭结构进行了分析,并研究了燃烧过程中复配阻燃体系对PP的阻燃机理。结果发现,IFR、APP和PTFE之间具有明显的阻燃协效作用;当阻燃剂总添加量为24%(APP为6%、IFR为17.5%、PTFE为0.5%)(质量分数)时,阻燃PP的极限氧指数达到30.1%,垂直燃烧测试达UL 94V-0级;加入阻燃剂还能提高PP的热稳定性。

氮磷膨胀型阻燃剂的制备及不同粒径性能的研究

介绍了一种新型氮磷系膨胀型阻燃剂（NPR）的制备方法,即：将磷酸脲母液和尿素按一定物质的量比（0.3-0.6）加入反应釜,在压强为0.01 MPa（氨气氛围）、恒定搅拌转速下,以8℃/min的升温速率程序升温至220-250℃,然后冷却结晶,再经干燥、粉碎制得NPR。制备的NPR既含有低聚合度的聚磷酸铵,也含有其他的氮磷化合物。研究了不同粒径NPR的理化性质,发现不同粒径NPR的缩聚程度和理化性质有差别,随着粒径的增加,溶解度逐渐增加,水溶液pH逐渐降低,五氧化二磷含量逐渐降低,氮含量逐渐升高,但是其晶型一样。

无卤膨胀阻燃剂在低密度聚乙烯中的应用研究

以干法合成的P-N无卤膨胀阻燃剂(IFR)为基础,配合聚磷酸胺(APP)并且将金属氧化物(ZnO)作为协效剂阻燃改性低密度聚乙烯(PE-LD)。采用扫描电子显微镜对该体系燃烧后的炭层结构进行了分析。通过红外光谱和X射线光电子能谱研究了该体系在不同温度热处理后的残炭组成,并分析了该膨胀型阻燃体系对PE-LD的阻燃机理。结果表明,PE-LD/IFR/APP/ZnO体系的极限氧指数可以达到27.9%,垂直燃烧性能达到UL 94V-0级。

用磷酸脲结晶母液合成的氮-磷高效膨胀型木材阻燃剂的性能研究

对用磷酸脲的结晶母液合成的氮-磷膨高效胀型阻燃剂性能进行了研究,测定了经该阻燃剂处理后的木材的耐火性能和使用性能。实验结果表明,该阻燃剂具有良好的木材阻燃性能,用该阻燃剂处理后的木材各项综合性能均较理想,是一种高效的木材阻燃剂,可以广泛用于木材阻燃。

1,2-二(5,5-二甲基-1,3-二氧-2-磷环己基膦酰胺基)乙烷的合成

以新戊二醇、三氯氧磷、乙二胺为原料,用酐法合成了无卤膨胀型阻燃剂1,2-二(5,5-二甲基-1,3-二氧-2-磷环己基膦酰胺基)乙烷〔新戊二醇乙撑磷酰胺〕。得出其最佳条件为新戊二醇磷酸酐与乙二胺的摩尔比为1∶1,以二甲苯做溶剂,在140℃下回流分水反应6 h,产率为92.7%。用红外光谱及核磁共振对所合成的化合物进行了表征。

磷-溴膨胀型阻燃剂的结构表征及在聚丙烯中的应用评价

通过对自行合成的阻燃剂季戊四醇双螺环磷酰双三溴新戊醇酯进行结构分析与应用评价。用红外、元素分析等手段表征了其结构,热失重表明其具有良好的热稳定性。将该阻燃剂与三聚氰胺(M el)、氧化锑(Sb2O3)等复配后,添加至聚丙烯(PP)中,实验表明:在添加量为17%(质量分数)时,阻燃PP材料的氧指数达到26.4%,垂直燃烧通过UL-94 V-0级。显示了良好的阻燃性。

磷氮型膨胀阻燃剂最新研究动态

就近年来国内外P-N型膨胀阻燃剂的合成及应用进展情况作简要综述。重点介绍了有机磷酸酯、磷氮一体的磷酸酯三聚氰胺盐、六氯环三磷腈及其衍生物和氮系阻燃剂的合成及应用的进展情况。