论文部分内容阅读
有着优良的阻燃性能的卤系阻燃剂的时代即将结束,新型无卤阻燃剂成为了当今绿色环保时代的宠儿。聚碳酸酯(polycarbonate, PC)由于其具有优良的机械性能、化学稳定性能和电性能,被广泛应用在电子、汽车、建筑等各个领域。虽然PC的阻燃性能相对于普通的高分子材料来说有一定的优越性,在一些阻燃要求较高的领域它还是不能胜任,因此阻燃PC的开发势在必行。磷系、氮系阻燃剂无疑是当代最被看重的有效替代卤系阻燃剂的新型阻燃剂,而结合这两种阻燃元素的阻燃剂,更成为了阻燃领域研发的热门课题。本文首先通过苯基膦酰二氯(DCPPO)分别与苯胺、对苯二胺反应,合成出两种含磷-氮键的阻燃剂苯基-(N,N’-二苯基)膦酰胺(DAPPO)和聚[亚苯基(N,N’-苯基)膦酰胺](PDPPD),采用单因素法确定了两种反应的最优反应条件,采用傅里叶变换红外(FTIR)、1H、31P核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance, NMR),重量法磷含量测定等手段,对合成产品的化学结构进行了分析和表征表征。在氮气气氛和空气气氛中的热重分析(TGA)测试结果表明,合成的两种产品都有良好的热稳定性,能够满足PC的加工要求,而且PDPPD在空气中及在氮气中的残炭率都超过了30%。采用直接熔融共混的方法,分别以合成的阻燃剂DAPPO和PDPPD为添加剂,对PC进行阻燃改性。极限氧指数测试对DAPPO/PC体系及PDPPD/PC体系的研究表明PC的氧指数为27.8%,PC/5wt%DAPPO的氧指数达到29.6%,PC/5wt%PDPPD的氧指数可达34.6%。垂直燃烧测试表明合成的阻燃剂能有效减少垂直燃烧离火后的燃烧时间。在空气中和氮气中的TGA的研究结果表明,相对于纯PC来说,DAPPO/PC体系和PDPPD/PC体系的初始分解温度显著降低。通过TGA测试研究了常用磷系阻燃剂(TPP、BDP)氮系阻燃剂(CFA、MA)以及合成磷-氮系阻燃剂(DAPPO、PDPPD)阻燃PC材料在空气和氮气中的热性能,在此基础上探讨了不同元素种类阻燃剂的阻燃机理,结果表明氮系阻燃剂会显著降低PC材料的成炭率,而其他两类阻燃剂对PC的成炭率未见显著影响。