新型单组份磷-氮膨胀型阻燃剂的热分解动力学.pdf

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1、第24卷第5期化学研究中国科技核心期刊2013年9月CHEMICALRESEARCHhxyj@henu．edu．cn新型单组份磷一氮膨胀型阻燃剂的热分解动力学刘颖杰，王晓(中国人民武装警察部队学院，河北廊坊065000)摘要：利用热重分析法研究了在不同升温速率下新型单组份磷氮膨胀型阻燃剂六(4(9，10一二氢一9一氧杂一1O一磷杂菲一1o一氧化物)一羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)在氮气气氛和空气气氛中的热分解动力学．采用Kis—singer和Flynn-Wall—Ozawa(FWO)法分别计算出D

2、OPOMPC在相应气氛下的活化能和指前因子．关键词：膨胀型阻燃剂；热分解动力学；活化能；DOPOMPC中图分类号：TQ314．24文献标志码：A文章编号：1008—1011(2013)05—0483—06ThermaldecompositionkineticsofnovelmonomolecularP—NintumescentflameretardantLIUYing—jie，WANGXiao(ChinesePeople'sArmedPoliceForceAcademy，Langfang065000，Heb

3、ei，China)Abstract：ThethermaldecompositionkineticsofthenovelmonomolecularP—NIntumescentflameretardanthexalis一(4-DOPO—hydroxymethyl—phenoxy)一cyclotriphosphazene(DOPOMPC)werestudiedbyTG—DTGtechniquesatdifferentheatingratesinstreamsofN2andair．Theki—neticparame

4、ters，includingtheactivationenergyandfrequencyfactorofthedecompositionprocessfortheDOPOMPCwerecalculatedbytheKissingerandFlynn—Wall—Ozawa(FWO)methods．Keywords：intumescentflameretardant；thermaldecompositionkinetics；activationenergy；D0P()MPC单组份P—N膨胀型阻燃剂集碳源、酸源

5、、气源于一体，克服了传统混合型阻燃剂添加组份多、添加量大、阻燃效率低及与基体相容性差等弊端，能够发挥“三源”官能团协同作用并产生良好的隔热、隔氧、隔气优质炭层，高效率阻止易燃材料内外部能量以及物质的交换和扩散，抑制材料进一步降解、燃烧以及火灾蔓延，实现材料防火能力和环保水平的整体提升，无疑已成为当前膨胀阻燃剂发展的热点之一u]．研究阻燃剂热分解动力学中的分解规律、能量变化等对确定其使用极限、优化阻燃材料加工工艺具有重要作用]．本课题组新近合成了一种含刚性联苯环结构的杂环磷酸酯9，10一二氢一9一氧杂一1O一

6、膦杂菲一10一氧化物(DOPO，酸源、碳源)模块与高含量P—N体系的磷腈模块(酸源、气源)的新型单分子磷一氮膨胀阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(11，DOPOMPC)，其合成路线见图1．这种材料具有热稳定性高、成炭性强、阻燃效率高等优点．作者以TG—DTG方法研究了该阻燃剂在氮气和空气下的非等温热分解过程，采用Kissinger法、Flynn—Wall—Ozawa(FwO)法对DOPOMPC热分解动力学数据进行分析研究]，为其使用和加工提供重要的理论依据．收稿日期：2o13—05～26．基金项

7、目：河北省自然科学基金项目(E2012507008)．作者简介：刘颖杰(1969一)，男，副教授，研究方向为消防安全．通讯联系人，E—mail：Liuyingjie430@sina．corn．484化学研究(I)图1阻燃剂DOP()MPC的合成路线Fig．1SynthesisofcompoundDOPOMPC1实验部分1．1主要试剂六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛、DOPO、四氢呋喃(无水碳酸钾干燥，蒸馏)、三乙胺均为市售分析纯．1．2主要仪器德国BRUKER公司JASCO480型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片

8、)；德国BRUKER公司AVANCEDPX一400型核磁共振谱仪(TMS，DMSO—d。)；德国BRUKER公司BIFLEXⅢ型质谱仪；瑞士MettlerToledo公司TGA／SDTA851型热重分析仪；上海光学仪器厂WRS—l型显微数显熔点仪(温度计未校正)．1．3性能测试TODTG分析：氮气和空气气氛，气体流速为30mL／min，升温速率分别为5，15，25和35C／min，扫描温度范围04800。C，样品