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纯棉织物含硅磷酸酯阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-17 23:36:46
近年来国内报道了一种新颖的纯棉织物含硅磷酸酯阻燃剂,该阻燃剂常温下为无色或淡黄色粘稠液体,易溶于水。

该纯棉织物含硅磷酸酯阻燃剂的合成方法为:取甲基乙烯基二氯硅烷于容器中加溶剂搅拌均匀,再加亚磷酸二甲酯和催化剂,在氮气保护下充分搅拌,然后升温、回流,收集馏分,反应结束降温,加水充分搅拌,分离油水相,蒸馏水相得产品为该阻燃剂。

此纯棉织物含硅磷酸酯阻燃剂能提高材料的成炭率,特别是对那些含氧高的高聚物(如纤维素和硬质聚氨酯泡沫塑料)尤其如此。当未阻燃的纤维素被加热至它的热裂解温度时,通常解聚为焦油状的碳水化合物,后者又进一步断裂为有机可燃碎片。

如在纤维素中加大磷系阻燃剂,则纤维素遇火时阻燃剂会分解为含磷酸或酸酐,后者可使纤维素磷酰化并释放出水,而磷酰化的纤维素则可转变为炭。此时磷阻燃剂的作用来自:生成不燃的水蒸汽、降低可燃物量和炭层的保护作用。SP是一种高效、无卤、环境友好的织物耐久性阻燃剂,由于阻燃剂中的有机硅和有机磷协同效应,进一步促进成炭,使其具有较强的阻燃效果,同时通过硅的作用还可以改善阻燃织物的手感。该阻燃剂分子上由于带有羟基,可以直接接枝到棉织物上,使织物获得耐久阻燃性。

国际上也很早就对将磷、硅两种元素引入同一分子结构中合成含硅磷酸酯型化合物进行报道,其中一种含硅磷酸酯型化合物具有如下结构:

在这里R表示一价烃基和由惰性取代基取代的一价烃基,Z代表至少两个碳原子构成的二价亚烷基,如:-CH2-CH2-,-CH2-CH2-CH2-和-CH2-CH2-(CH3)-等。硅的剩余价态被碳和氧原子所取代,并且至少其中的一份被-OR’取代,在这里,有机硅合成物是一个单体硅烷,R’表示一份烃基。

有几种方法制备此含硅磷酸酯化合物,其中一种方法是通过磷酸双酯[O=p(H)(OR)2]和A-Si≡两种化合物相互反应制得的,在这里R表示和上述相同的含义,A表示由乙烯基、烯丙基和甲代烯丙基等构成的烯烃基,通过这种合成方法可以获得较高的产率。

另一种被报道的含硅磷酸酯化合物则具有如下结构:Y-Z-Si≡,其中Y是由=p-基团和0=P≡基团构成的,Z是不超过十八个碳原子的二价饱和的脂肪族的或芳香族的烃基。此化合物是由有Y-H和A-Si≡结构的化合物相互反应制得,在这里Y表示和上述相同的含义,A是一个有二到十八个碳原子的一份乙烯化不饱和的脂肪族或芳香族烃基。


磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)

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上述合成的两种含硅磷酸酯型化合物分子当中都含有磷硅两种元素,将其应用到棉织物上可能具有良好的阻燃协同效果。

近年来,有很多新型的磷的甲硅烷基酯化合物被合成出来作为纺织品的阻燃剂使用[12],磷的甲硅烷基酯化合物的合成不是近几年才出现的,已经有很多此类化合物在化学文献上被报道,并且它们的制备在专利和化学文摘上被详细地描述。这些制备方法由于其低产率和不经济的能量消耗,因此磷的甲硅烷基酯化合物无法大规模的生产。

有一种制备此种磷的甲硅烷基酯化合物是通过将分子式为(C2H5O)3SiH添加到不饱和的亚磷酸酯中,用这种方法合成的磷的甲硅烷基酯化合物最高产率为47.4%。近年来报道了一种新型的磷的甲硅烷基酯化合物,它可以在很短的时间内被合成出来并且有一个相对较高的产率。

此种磷的甲硅烷基酯化合物的合成过程为:由分子式为R3SiR'X或者分子式为Me3SiO(Me2SiO)n(XR'MeSiO)mSiMe3的硅氧烷或者分子式为(XR'Me2Si)2O(Me2SiO)n的低聚体和分子式为CH3OP(O)R"2的磷化合物在温度为1OO℃到300℃的范围内,存在络合阳离子的胺或者磷化氢的条件下反应足够的时间并除去有机卤化物副产物,将得到的反应混合物进行减压并且升高温度除去不需要的低沸点物质而得到最后的产物。

在这里R表示包含1到4个碳原子的一个烃基、芳基、烷氧基,一个R’X基团或者一个硅氧基团;X表示氯、溴、碘;m表示一个正整数;n表示0或者一个正整数;Me表示甲基;R’表示一个二价烃基或者芳烷基;R"表示一个甲基、乙基、苯基、卤苯基或者-OR…,在这里R…表示甲基或者苯基。此化合物分子中含有磷、硅阻燃元素,可以作为棉织物的阻燃添加剂。

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