谈谈性能新型磷氮化合物合成及其阻燃聚苯乙烯

论文导读：行了探讨；采取TG-IR技术以及SEM、Raman、FTIR分别对三种聚磷酰胺热降解气体和炭层进行了浅析探讨。探讨表明,采取溶液缩聚的策略,三种聚磷酰胺显示出较高的分子量和%,以及较低的燃烧性。其中一种主链上含有醚键的聚磷酰胺PDEPD具有最好的热稳定性和最低的燃烧性。PDEPD的炭层显示出蜂窝状形貌,并具有最高的石墨化程度。基于实
摘要：在当今社会,聚合物材料在国民生活的各个领域得到了广泛的运用。然而,大多数聚合物材料的高度易燃性不仅限制了它们的运用范围,由此造成的火灾还给人类带来了重大的人员伤亡和经济损失。由此,开发一些不燃聚合物材料或者对商业化聚合物材料进行阻燃改性至关重要。由于含卤阻燃剂对环境和人类有着潜在的危害,近年来,有关无卤阻燃剂的开发和运用探讨已成为全球阻燃剂行业的探讨热点。在本论文中,通过分子设计的手段,我们合成了一系列新型含磷、氮阻燃化合物,并对其进行了较为改善的表征。然后,通过“反应型”或者“添加型”策略,将这些无卤阻燃剂引入到聚苯乙烯中,并探讨了它们对聚苯乙烯热性能、阻燃性能等的影响。同时,为了进一步提升材料的其它性能,我们还结合纳米复合技术,将一些层状无机物如有机蒙脱土、镁铝双氢氧化物和有机改性磷酸锆同这些无卤阻燃剂相结合,制备了多种纳米复合材料,并对其性能和机理等进行了探讨。主要探讨工作如下：1.合成了三种含磷、氮单体(AEPPA、AC2NP2和DPHP),并利用FTIR、1H NMR、31P NMR和元素浅析等手段对合成的阻燃单体进行了结构表征。其中,AEPPA和DPHP的合成分为两步,首先将二氯化磷酸苯酯和丙烯酸羟乙酯酯化,生成中间体,随后将该中间体分别与二乙胺(AEPPA)或N,N-二乙醇胺(DPHP)反应；AC2NP2的合成则是首先通过Kabachnik-Fields反应制备烷基膦酸酯,再将其同丙烯酰氯发生酯化反应。通过自由基聚合法,将三种含磷氮单体分别自聚,制备了三种低聚体,并采取TGA和MCC对其热稳定性和燃烧性能进行了评估。实验表明,三种低聚体Opg-AEPPA (AEPPA的低聚体)、Opg-AC2NP2(AC2NP2的低聚体)并(?)Opg-DPHP (DPHP的低聚体)的700℃残炭量分别为22.6%、38.9%和27.3%；三种低聚体的热释放容量(HRC)分别为304J/K·g、64J/K·g、153J/K·g。以上数据表明,三种含磷、氮阻燃单体均具有较强的成炭能力和较低的可燃性。2.通过自由基本体聚合法或溶液聚合法,将AEPPA和AC2NP2分别和苯乙烯共聚,制备出本质阻燃聚苯乙烯,并利用FTIR、1H NMR、DSC、TGA、MCC和LOI等对所得共聚物进行了结构表征和性能探讨。FTIR和'H NMR结果显示,AEPPA和AC2NP2均具有较高活性,很容易被引入到聚苯乙烯分子主链中。以“反应型”方式引入的两种阻燃单体有助于降低聚合物的Tg,具有内增塑的作用。除此之外,两种单体引入后降低了聚合物的起始分解温度,提升了氮气及空气下的高温成炭量,并显著提升了聚合物的阻燃性能。3.为了进一步提升本质阻燃聚苯乙烯的性能,利用自由基原位聚合法,制备了不同OMT、Mg/Al-LDH和OZrP含量的poly(St-co-AEPPA)(AEPPA和St共聚物)纳米复合材料。XRD和TEM结果表明,层状无机物在共聚物基体里高度分散,显示出插层或剥离结构。层状无机物的引入提升了共聚物基体的Tg和成炭量,由此提升了材料的热稳定性。由于层状无机物的引入提升了聚合物基体的成炭量,并降低了MMLR,使得纳米复合物材料具有更低的pHRR和THR,显示出更优异的阻燃性能。通过几组比较实验,可以推测AEPPA单体有助于OMT和LDH在聚苯乙烯基体了的分散。4.通过溶液缩聚的策略,合成了三种具有较强成炭能力的含磷、氮聚磷酰胺,并对其进行了结构表征。采取DSC、TGA和MCC对其热性能和燃烧性能进行了探讨；采取TG-IR技术以及SEM、Raman、FTIR分别对三种聚磷酰胺热降解气体和炭层进行了浅析探讨。探讨表明,采取溶液缩聚的策略,三种聚磷酰胺显示出较高的分子量和%,以及较低的燃烧性。其中一种主链上含有醚键的聚磷酰胺PDEPD具有最好的热稳定性和最低的燃烧性。PDEPD的炭层显示出蜂窝状形貌,并具有最高的石墨化程度。基于实验结果,对三种聚磷酰胺的结构与性能之间的联系进行了较为全面的探讨。5.通过原位缩聚的策略,在PDEPD制备的历程中引入层状粘土,一步法制备出PDEPD/粘土纳米复合阻燃剂。制备的纳米复合阻燃剂颜色浅、耐水性好,且粘土片层在PDEPD基体呈剥离状态。另外,所有纳米复合物在700℃下成炭量为43.3%～53.5%,具有较高的成炭量论文导读：需要论文可以联系人员哦。目录4-8缩略语中的中英文对照表8-10摘要10-12Abstract12-15第一章绪论15-271.1引言15-161.2聚苯乙烯16-171.3阻燃剂的种类17-221.3.1含卤阻燃剂181.3.2含磷阻燃剂18-201.3.3金属氢氧化物类20-211.3.4含氮阻燃剂211.3.5其它阻燃剂21-221
,且起始分解温度均大于200℃,可以满足一些普通塑料的加工温度要求。MCC结果表明,在PS和PU基体中,同样添加量下,PDEPD/粘土纳米复合物的阻燃效果显著优于PDEPD。而对于不同基体,同样添加量的PDEPD或PDEPD/粘土纳米复合物,它们对PU基体的pHRR下降量或炭渣提升量上远远大于PS基体。制备的PDEPD/粘土纳米复合阻燃剂可以作为添加型阻燃剂运用在许多普通聚合物材料中。关键词：无卤论文聚苯乙烯论文热性能论文阻燃剂论文燃烧性能论文纳米复合物论文
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缩略语中的中英文对照表8-10
摘要10-12
Abstract12-15
第一章 绪论15-27

1.1 引言15-16

1.2 聚苯乙烯16-17

1.3 阻燃剂的种类17-22

1.3.1 含卤阻燃剂18

1.3.2 含磷阻燃剂18-20

1.3.3 金属氢氧化物类20-21

1.3.4 含氮阻燃剂21

1.3.5 其它阻燃剂21-22

1.4 聚苯乙烯的阻燃22-23

1.4.1 “添加型”阻燃剂22-23

1.4.2 “反应型”阻燃剂23

1.5 聚合物纳米复合物材料23-25

1.6 探讨目标和目的25

1.7 探讨思路和探讨内容25-27

第二章 含磷氮阻燃单体的合成及其低聚物的热稳定性探讨27-42

2.1 引言27-28

2.2 实验部分28-32

2.1 原料及试剂28

2.2 仪器与表征28

2.3 阻燃单体(AEPPA、AC_2NP_2和DPHP)的合成28-32

2.3 结果与讨论32-41

2.3.1 AEPPA的合成与表征32-34

2.3.2 AC_2NP_2的合成与表征34-36

2.3.3 DPHP的合成与表征36-38

2.3.4 三种含磷氮阻燃单体低聚物的热稳定及热氧稳定性38-40

2.3.5 三种含磷氮阻燃单体低聚物的燃烧性40-41

2.4 本章小结41-42

第三章 本质阻燃聚苯乙烯的制备及其性能探讨42-56

3.1 引言42-43

3.2 实验部分43-45

3.

2.1 实验原料43

3.

2.2 仪器与表征43

3.

2.3 AEPPA和苯乙烯共聚物poly(st-co-AEPPA)的制备43-44

3.2.4 AC_2NP_2和苯乙烯共聚物poly(St-co-AC_2NP_2)的制备44-45

3.3 结果和讨论45-54

3.1 共聚物的聚合探讨45-47

3.2 共聚物的玻璃化转变47-48

3.3 共聚物的热稳定性及热氧稳定性探讨48-52

3.4 共聚物的燃烧性能探讨52-54

3.5 本章小结54-56

第四章 本质阻燃聚苯乙烯/层状无机物纳米复合材料的制备及性能探讨56-72

4.1 引言56-57

4.2 实验部分57-58

4.

2.1 实验原料57

4.

2.2 仪器与表征57

4.

2.3 本质阻燃聚苯乙烯/OMT纳米复合材料的制备57-58

4.

2.4 本质阻燃聚苯乙烯/LDH纳米复合材料的制备58

4.

2.5 本质阻燃聚苯乙烯/OZrP纳米复合材料的制备58

4.3 结果和讨论58-70
4.

3.1 纳米复合材料的结构、形貌探讨58-62

4.

3.2 纳米复合材料的热稳定性探讨62-65

4.

3.3 纳米复合材料的燃烧性能探讨65-67

4.

3.4 AEPPA对聚苯乙烯/层状无机物纳米复合物形貌的影响67-70

4.4 本章小结70-72
第五章 聚合型含磷氮阻燃剂的合成及结构与性能的联系探讨72-86

5.1 引言72-73

5.2 实验部分73-74

5.

2.1 实验原料73

5.

2.2 仪器与表征73

5.

2.3 聚磷酰胺的合成73-74

5.3 结果和讨论74-85
5.

3.1 聚磷酰胺的合成与表征74-78

5.

3.2 聚磷酰胺的热稳定性及热氧稳定性探讨78-80

5.

3.3 降解气体浅析80-81

5.

3.4 燃烧性探讨81-82

5.

3.5 裂解炭渣浅析82-85

5.4 本章小结85-86
第六章 聚合型含磷氮化合物/蒙脱土纳米复合阻燃剂的制备、性能及其剥离机理探讨86-101

6.1 引言86-87

6.2 实验部分87-88

6.

2.1 原料与试剂87

6.

2.2 仪器与表征87

6.论文导读：合阻燃剂的耐水性88-906.3.2PDEPD/OMT纳米复合阻燃剂的形貌探讨90-916.3.DEPD/OMT纳米复合阻燃剂的热稳定性探讨91-926.3.4纳米复合阻燃剂在PS及PU中的分散性92-936.3.5纳米复合阻燃剂的阻燃性能探讨93-966.4PDEPD/Na-MMT纳米复合物的制备及其剥离机理的探讨96-996.

4.1PDEPD/Na-MMT纳米复合物的制备及形貌探讨96-976

2.3 PDEPD/OMT纳米复合阻燃剂的制备87-88

6.

2.4 PS-PDEPD/OMT和PU-PDEPD/OMT复合物的制备88

6.3 PDEPD/OMT纳米复合阻燃剂的制备及其性能探讨88-96
6.

3.1 PDEPD/OMT纳米复合阻燃剂的耐水性88-90

6.

3.2 PDEPD/OMT纳米复合阻燃剂的形貌探讨90-91

6.

3.3 PDEPD/OMT纳米复合阻燃剂的热稳定性探讨91-92

6.

3.4 纳米复合阻燃剂在PS及PU中的分散性92-93

6.

3.5 纳米复合阻燃剂的阻燃性能探讨93-96

6.4 PDEPD/Na-MMT纳米复合物的制备及其剥离机理的探讨96-99
6.

4.1 PDEPD/Na-MMT纳米复合物的制备及形貌探讨96-97

6.

4.2 PDEPD/Na-MMT纳米复合物的剥离机理探讨97-99

6.5 本章小结99-101
第七章 全文总结及进一步工作展望101-104

7.1 全文总结101-103

7.2 主要革新点103

7.3 本论文的不足及工作展望103-104

参考文献104-126
博士期间发表的学术论文与取得的探讨成果126-129
致谢129-130