新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用.pdf

2010年第18卷
合成化学
Vl.18.2010
第1期,13-15
Chinese Journal of Synthetic Chemistry
研究论文
新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用
丁佩佩,张灯青,葛风燕,蔡再生
(东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620
摘要:氧氯化磷与季成四醇反应制得双氯螺磔(2);2与三乙醇胺反应合成了新聚合物1,其结构与性能经
HNMR,IR,TG和SEM表征。研究结果表明,1自身具有很好的成炭性,对涤纶织物具有很好的阻燃效果,
扩展了涤纶的分解温度范围;通过SEM对经1整理的织物残炭形貌进行分析,证实1是膨胀型的阻燃剂。
关键词:膨胀型阻燃剂;涤纶;热稳定性;残炭;合成
中图分类号:0633.5
文献标识码:A
文章编号:1005-1511(2010)01-013-03
Synthesis of a Novel Intumescent Flame Retardant
and Its Application in Polyester Fabric
DING Pei-pei, ZHANG Deng-qing, GE Feng-yan, CAI Zai-sheng
College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, Shanghai 201620, China)
Abstract Dichloro phosphorspirol( )was synthesized from phosphorus oxychloride and pentaerythri
tol, then reacted with triethanolamine to obtain a new polymer(1). The structure and flame retardant
property of 1 were characterized by H NMR, IR, TG and SEM. The results showed that 1 exhibited
good char forming performance itself and flame retardant property on polyester fabrics, also promoted
the polyester char-forming. 1 reduced the initial degradation temperature, and extended the decompo
sition temperature range of polyester. The morphology analysis of residue carbon from SE,M confirmed
intumescent flame retardant identity of 1
Keywords: intumescent flame retardant; polyester; thermal stability; residue carbon; synthesis
除了无机阻燃剂外,用于涤纶阻燃的阻燃剂有毒烟气的缺点,是阻燃剂研究开发的重要发展
大致分为卤系和磷系两大类。卤系阻燃剂在方向之
。膨胀型阻燃剂由于其独特的阻燃
生产和使用过程中会对环境产生污染、腐蚀,使其机理、良好的阻燃、抑烟抗熔滴效果,具有广阔的
应用受到了一定的限制。而磷系阻燃剂在涤纶阻应用前景,已成为20世纪90年代以来阻燃剂最为
燃中占有越来越重要的席位2。磷系阻燃剂以活跃的研究领域之一。膨胀型阻燃剂在塑料、橡胶
其特有的固相成炭和质量保留机理及部分气相阻以及合成高聚物上得到了大量的研究和广泛的应
燃机理,在阻燃过程中不仅能降低材料的热释放用?,但是在织物上的研究和应用还较少。
速率,提高阻燃效果,还克服了鹵系阻燃剂燃烧时
本文设计并合成了新型的磷系膨胀型阻燃剂
易放出刺激性和腐蚀性的卤化氢气体,以及大量(1)。氧氯化磷与季戊四醇反应制得双氯螺磷
收稿日期:2009-08-16
基金项目:教育部重点资助项目(10906);上海市经委上海市引进技术的吸收与创新资助项目(08-1
作者简介:丁佩佩(1984-),女,汉族,溯北荆州人,硬土研究生,主要从事阻燃剂的合成及性能的研究。
遹讯联系人:蔡再生,博士生导师,Tl,02157792609,E-mail: ashes(@dhu.edu,cn
万方数据
14一
合成化学
Vol.18,2010
(2);2与三乙醇胺反应合成1( Scheme
1),其结构与性能经HNMR,R,TG和HO一OHoa、へ、0VO、C
SEM表征。
HO
OH
实验部分
H
O N OH
1.1仪器与试剂
Bruker AV400MHz型核磁共振仪
(DMS0O-d6为溶剂,TMS为内标);PE2000
Scheme 1
FT-IR型红外光谱仪(KBr压片);TG209
F1型热重-差热连用热分析仪(室温-700℃,升1229~1200(P=0),1024(P-0-C),858[P
温速度20℃?min-',空气流速20mL?min');(OCH2)C]cm。与2比较,550cm'处的峰消
JSM-5600LV型扫描电子显微镜(SEM)。
失,说明聚合反应已经发生。
着色涤纶(220g?m-2);三氯氧磷,分析纯,
阿拉丁上海试剂公司,使用前新蒸;季成四醇(化
2结果与讨论
学纯),三乙醇胺(分析纯),二氯甲烷(分析纯),2.1合成1的反应条件探讨
上海国药试剂集团;二甲苯(分析纯),上海凌峰
反应条件同1.2(2),探讨了溶剂、反应温度
化学试剂有限公司。
和反应时间对合成1的的影响。结果表明用甲苯
1.2合成
或乙腈作为溶剂,由于其沸点较低,很难达到所需
(1)2的合成旧-
反应温度,反应状态不好,两相不能均匀的混合;
在四口烧瓶中加入季成四醇27.2g(0.2选用二甲苯较好;反应温度在150℃以上时反应
mol)和三氯氧确110mL(1.1ma),搅拌下于80状态不好,反应体系颜色易变为深黑色,阻燃整理
℃反应2h;于110℃反应8h。冷却至室温,抽时会影响织物色泽,所以于150℃反应24h左
滤,滤饼用新蒸的二氯甲烷洗涤;重复数次得白色右,反应进行较为充分,HC气体释放较为彻底。
固体,在红外灯下干燥得白色粉末2,产率2.21的热稳定性
80.3%;'HNMR86:4.21~4.24(d,J=12Hz
1的TG曲线见图1。由图1可知,1的分解
8H,OCH12);IRp:1306(P=0),1024(P-0
分为四个阶段,第一个阶段的峰值在237.3℃,这
C),858P(OCH2)C],550(P-CL)cm-1。
可能是由于不稳定的P-0键断裂形成磷酸或多
2)1的合成
聚磷酸而造成的?;第二个阶段的峰值在349.9
在四口烧瓶中加入209.7g(0.1mol),三乙℃,这可能是随着温度的进一步升高,碳源开始脱
醇胺14.9g(0.1ml)和二甲苯200mL,氮气保水形成残炭而造成;此后也有几个小的失重峰,可
护,用nOH液吸收反应产生的HC气体,搅拌能由于形成的残炭部分被氧化