一種環(huán)狀膦酸酯的合成及其在阻燃ABS樹(shù)脂中的應(yīng)用研究.pdf

1、膦酸酯阻燃劑是有機(jī)磷系阻燃劑的重要品種,具有無(wú)鹵、高效、低毒、低煙、環(huán)保等優(yōu)良性能,符合當(dāng)今阻燃劑新品種發(fā)展潮流。本文采用新的溶劑和催化劑優(yōu)化了一種新型的雙螺環(huán)膦酸酯阻燃劑:3,9-二甲基-3,9-二氧代-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜二螺[5.5]十一烷(DMDP)的合成工藝,采用元素分析、FTIR、~1H-NMR、TG等對(duì)其結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性等進(jìn)行了表征。
　　研究結(jié)果表明:采用氯苯作溶劑、四甲基氯化銨作催化劑合成DMD

2、P,具有反應(yīng)時(shí)間縮短,目標(biāo)物顏色變淺且在260℃失重率小于2％,以及較高的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。將合成的DMDP阻燃劑及DMDP與三聚氰胺過(guò)渡金屬鹽,即三聚氰胺硅鎢酸鹽(MSW);三聚氰胺磷鎢酸鹽(MPW):三聚氰胺鎢酸鹽(MW)等復(fù)配后分別用于ABS樹(shù)脂的阻燃,同時(shí)與APP、MPP阻燃ABS作了對(duì)比試驗(yàn)。制備的阻燃ABS樹(shù)脂經(jīng)過(guò)力學(xué)、燃燒、熱分析等分析研究,研究結(jié)果表明,DMDP與MSW復(fù)配體系的阻燃效果最好,垂直燃燒試驗(yàn)級(jí)別達(dá)到UL94

3、V-2級(jí),同時(shí)阻燃材料的拉伸強(qiáng)度保留率較高、但沖擊強(qiáng)度下降明顯。
　　通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化DMDP與MSW的復(fù)配體系,找到了兩者的最佳配比,當(dāng)DMDP與MCA配比為2:1(質(zhì)量),添加量為30%時(shí),阻燃ABS樹(shù)脂的氧指數(shù)達(dá)到了25.4%,拉伸強(qiáng)度為35.72MPa,屈服強(qiáng)度為16.40MPa。采用熱失重-紅外聯(lián)用、裂解-氣相色譜-質(zhì)譜和掃描電鏡等手段,初步探討了DMDP以及DMDP與MSW復(fù)配體系阻燃ABS(FR-ABS)的熱氧降解過(guò)程

4、和阻燃機(jī)理。TG研究結(jié)果表明:DMDP/MSW阻燃ABS樹(shù)脂在600℃的質(zhì)量殘留率為16.74%,未阻燃ABS樹(shù)脂的質(zhì)量殘留率只有1.88%,通過(guò)分析DMDP-MSW阻燃ABS樹(shù)脂的熱失重-紅外聯(lián)用圖譜說(shuō)明,DMDP和MSW有促進(jìn)成炭的作用,而阻燃劑的加入使材料的初始分解溫度降低,這是由于阻燃劑先于ABS熱分解,并促進(jìn)阻燃材料在燃燒初期表面形成炭層,從而起到隔絕空氣和熱量傳遞的作用,阻止或延緩了ABS樹(shù)脂的進(jìn)一步熱降解,從而發(fā)揮了較好的

5、阻燃作用。裂解-氣相色譜-質(zhì)譜結(jié)果也驗(yàn)證了膦酸酯阻燃劑的促進(jìn)成炭作用。
　　以上結(jié)果說(shuō)明DMDP-MSW阻燃體系對(duì)ABS樹(shù)脂的阻燃機(jī)理主要是以凝聚相阻燃機(jī)理為主。為了研究DMDP對(duì)ABS樹(shù)脂熱性能的影響,測(cè)得了阻燃ABS樹(shù)脂空氣氣氛下非等溫?zé)嶂?TG)數(shù)據(jù),利用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa兩種動(dòng)力學(xué)方法,求得了ABS樹(shù)脂和阻燃ABS樹(shù)脂的熱氧降解反應(yīng)活化能Ea,分別為157.99kJ/mol、163.23