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三嗪类大分子高效成炭剂在PP中的应用

三嗪类大分子高效成炭剂在PP中的应用

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作者：刘存帅山东大学

学位级别：硕士

成炭剂一般为含叔氮结构的化合物,是构成膨胀型阻燃体系(IFR)的重要组成部分,其特性是决定IFR应用范围和阻燃效率的关键因素。三嗪类衍生物富含叔氮结构,所以常被选作高效成炭剂。合成三嗪类物质一般情况下以三聚氯氰为原料,按照功能和... 详细信息

成炭剂一般为含叔氮结构的化合物,是构成膨胀型阻燃体系(IFR)的重要组成部分,其特性是决定IFR应用范围和阻燃效率的关键因素。三嗪类衍生物富含叔氮结构,所以常被选作高效成炭剂。合成三嗪类物质一般情况下以三聚氯氰为原料,按照功能和目的与不同类型的分子反应,生成含多种功能基团的大分子。本文以三聚氯氰、乙醇胺和1,3-丙二胺为原料,合成与聚合物材料具有良好相容性,不迁移、不析出的三嗪类大分子高效成炭剂。经过实验可得出最佳工艺条件：在0-C下,采用丙酮和水作溶剂,三聚氯氰先与lmol当量的乙醇胺和液碱反应2h,反应完毕后升温至45℃,再与1mol当量的1,3-丙二胺和液碱反应4h,最后升温回收丙酮,并补加与丙酮等量的纯水,升温至95℃继续回流,与lmol当量的1,3-丙二胺和液碱反应10h。红外图谱分析证明合成目标产物;热重分析表明,合成的三嗪类大分子高效成炭剂在600℃时炭残余量为48%,800℃时炭残余量为32%,具有良好的热稳定性和成炭性能。以三嗪类大分子高效成炭剂和puapp复配IFR,并对复配IFR在PP中的阻燃性能进行了深入研究。结果表明：三嗪类大分子高效成炭剂和puapp按照16wt%/4wt%添加在PP中,可以达到UL-94 V-0阻燃等级。热重分析和CONE测试表明PP的最大失重温度由原来的436℃提高到482℃,600℃以上残炭量大于10%。对膨胀阻燃PP在CONE试验后的残炭进行SEM分析表明,IFR/PP有很好的发泡效果,可以形成致密阻燃炭层。进一步FTIR分析表明,在内表层部分磷酸交联之前,新形成的炭层就已经使得热量阻隔。能量元素分析(EDS)表明,新生成的炭层含有C、O、P等元素较多;在元素分布方面,炭层外表层和内表层之间也有较大区别,这说明新生成的炭层其内外表面之间有了较为明显的化学变化;炭层内表层形成过程中体系中的N、O、H等元素,以大量的NH3、H2O等不燃性气体释放,起到了气相阻燃作用,外层P、O、C元素较多,组成的熔融态物质鼓泡发胀成为炭层起到阻绝燃烧作用。

关键词：三嗪类大分子 puapp 成炭剂膨胀型无卤阻燃剂

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