一種新型含硅三籠狀磷酸酯阻燃劑的合成及其在阻燃PA66中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文以乙烯基三氯硅烷和1-氧代-4-羥甲基-2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷(PEPA)為原料，合成出一種新型含硅三籠狀磷酸酯，即三(1-氧代-2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷-4-亞甲氧基)乙烯基硅烷(EPSi)。利用核磁共振（NMR）、傅里葉紅外光譜（FTIR）等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征和結(jié)構(gòu)分析，確定合成得到了目標(biāo)產(chǎn)物，并采用熱失重（TG）分析了該化合物的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明EPSi在空氣和氮?dú)庵袩岱?/p>

2、解5％的溫度分別為309℃和349℃，700℃殘余質(zhì)量分別為36.9%和54.5%，具有良好的熱穩(wěn)定性和成炭率。
　　文中闡述了工業(yè)級(jí)原料PEPA的提純工藝。綜合考慮產(chǎn)率、反應(yīng)時(shí)間、效率以及實(shí)驗(yàn)的可操作性，通過(guò)改變縛酸劑、原料用量及反應(yīng)時(shí)間等因素，探索優(yōu)化了合成方案，最終確定以乙腈為溶劑、吡啶為縛酸劑，經(jīng)過(guò)若干操作和溫度、時(shí)間控制，合成反應(yīng)最高產(chǎn)率可達(dá)67.40%。
　　將合成的EPSi與本身沒(méi)有阻燃等級(jí)的尼龍66（PA66

3、）及玻纖共混并制得標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)垂直燃燒實(shí)驗(yàn)測(cè)定，尼龍66中加入25wt%該化合物阻燃等級(jí)即可達(dá)到UL94 V-0級(jí)（3.2mm），且極限氧指數(shù)達(dá)到由23.5%提高到27%；18wt%EPSi阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍66同樣達(dá)到V-0級(jí)，且極限氧指數(shù)達(dá)到由22%提高到28.5%，阻燃性能突出。上述兩種阻燃材料經(jīng)TG測(cè)試，在空氣和氮?dú)庵卸季哂辛己玫臒岱€(wěn)定性和成炭性。此外，EPSi阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍66力學(xué)性能優(yōu)異，保持了較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。

4、r>　　通過(guò)錐形量熱實(shí)驗(yàn)、SEM和裂解氣相色譜質(zhì)譜初步探討分析得出，EPSi對(duì)尼龍66的阻燃作用主要是發(fā)生在凝聚相中。錐形量熱實(shí)驗(yàn)中測(cè)得EPSi能有效降低尼龍或玻纖尼龍熱釋放速率HRR及其峰值，降低了質(zhì)量損失速率MLR及有效燃燒熱EHC，減少了可燃性氣體的釋放量。經(jīng)SEM觀察，阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍燃燒后的形成規(guī)整的球形炭粒，密集包覆在玻纖外，并將玻纖連成一個(gè)整體，形成結(jié)構(gòu)完整的的堅(jiān)固炭層，起到了有效的隔質(zhì)隔熱隔氧的作用。將EPSi與其他阻燃