磷氮阻燃剂的合成及在pc阻燃中的应用

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1、磷氮阻燃剂的合成及在PC阻燃中的应用黄李胜广州合成材料研究院有限公司510665摘要：木实验以苯基膦酰二氯和对苯二胺为原料，合成了一种新型大分子的磷氮阻燃剂聚苯基膦酰对苯二胺（PDPPD）,该化合物具有适宜的熔程，易于熔融共混分散在热塑性聚合物中。将PDPPD加到PC中，研究了该阻燃剂对PC的阻燃效果。关键词：磷氮阻燃剂；合成；聚碳酸酯1实验部分1.1原料与助剂苯基磷酰二氯（DCPPO）,工业级，上海凯赛化工有限公司；对苯二胺，分析纯，天津市光复精细化工研究所；苯，分析纯，天津市百世化工有限公司；三乙胺（TEA）,分析纯，天津市光复精细化工研究所；聚碳酸酯（PC）,PC2805,

2、工业级，德国拜耳公司；聚苯基膦酰对苯二胺（PDPPD）,阻燃剂，自制。1.2仪器与设备红外光谱仪（FT-IR）,美国PE公司;热重分析仪，Pyrisl,美国PE公司;转矩流变仪，RM-200A,哈博电气制造公司；水平垂直燃烧测定仪，CZF-3,江苏省江宁县分析仪器厂；氧指数测定仪，JF-3,江苏省江宁县分析仪器厂。1.3阻燃剂的制备过程在装有温度计、搅拌器、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的250ml四口瓶中加入60ml苯、13ml三乙胺及3.244g（0.03mol）对苯二胺◊在冰水浴条件下，0.025mol苯基膦酰二氯用20ml的苯稀释后，用恒压滴液漏斗进行缓慢滴加，2h后滴加完毕，

3、然后升温冋流5h。反应结束后进行抽滤，固体依次用水、乙醚洗涤，烘干后呈灰白色粉末状。1.4阻燃PC的制备将PC在105°C的鼓风干燥箱中烘干12h,阻燃剂PDPPD在80°C下烘干12h。将PC、PDPPD按设计配比在转矩流变仪中加热熔融混合均匀，取出后压片，制成标准试样进行性能测试。1.5性能测试采用红外光谱仪对PDPPD进行FT-IR分析，KBr压片；采用核磁共振仪对PDPPD进行1HNMR分析，氘代DMSO做溶剂；通过TG分析PDPPD热分解情况，氮气保护，以10°C/min的速率升温;极限氧指数按GB/T2406—1993进行测试；水平垂直燃烧性能按GB/T2408—19

4、96进行测试；阻燃PC的热降解行为采用TG分析，氮气保护，以10°C/min的速率升温。2结果与讨论2.1阻燃剂PDPPD的结构表征及热性能分析图1为PDPPD的红外光谱图。从谱图中可以看出，在3366.31cm-1和3203.80cm-1处宥较强的吸收峰，这两个峰归属为N–H的伸缩振动吸收峰;1510.00cm-l是N–Ar的伸缩振动吸收峰,1214.68cm-1是P=O的伸缩振动吸收峰，932.22cm-1归属为P–N的特征伸缩振动吸收峰，这充分说明了苯基膦酰二氯和对苯二胺之间发生了聚合反应。图3为阻燃剂PDPPD的TGA-DTG曲线。从图

5、3可以看出，PDPPD的起始分解温度为281°C,说明该阻燃剂具冇良好的热稳定性，能满足人多数聚合物的加工温度。当温度升高到800°C吋，该阻燃剂仍奋31.5%的残炭率，说明该阻燃剂有很好的成炭性。2.2PDPPD的阻燃性能表1为添加了不同阻燃剂的PC的阻燃性能。从表1可以看出，纯PC的氧指数(01)为28%;当加入1%的PDPPD后，体系的01提高到了29.9%;当加入3%的PDPPD时，体系的01得到了显著的提高，达到了33.2%,体系中P-N的协效作用使该阻燃剂对PC产生了显著的阻燃作用，减缓了火焰传播速度，提高了PC的阻燃性能。表1不同阻燃剂添加量的PC的阻燃性能％图4和

6、图5为不同阻燃剂添加量的PC的TGA和DTG曲线，表2分别列出了阻燃剂PDPPD和不M阻燃剂添加量的阻燃PC的热稳定性数据。从表2可以看出，PDPPD的热分解温度为281°C，能完全满足PC的加工温度条件(通常PC的加工温度为220〜260°C左右)。纯PC的热分解温度为512°C,加入阻燃剂后，PC失重5%时的温度和最人失重速率时的温度(Tmax)降低较明显。从图4、图5和表2可以看出，在PC中加入配方中所述的阻燃剂，800°C的残炭率比纯PC要低，因此阻燃剂的加入并不能增加PC的残炭率；但在PC中加入PDPPD后，PDPPD的分解产物能够促进PC的分解，从而降低PC的分解温度

7、。表2试样在N2氛围中的热稳定参数3结论(1)以苯基膦酰二氯和对苯二胺为原料，成功合成了一种新型大分子磷氮阻燃剂PDPPD，其结构通过红外和核磁表征得到确认。经TG分析表明：该阻燃剂冇良好的热稳定性。(2)将PDPPD添加到PC中，提高了材料的阻燃性能，当添加3%的阻燃剂时，PC的01可以达到33.2%。参考文献：[1】郝建薇，刘国肿，杜建新，等.聚磷酸铵表面处理及阻燃聚丙烯应用研究[」].北京理工大学学报，2009,29(6):557-559.[2】刘渊，贾润礼，柳学义.聚磷酸