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磷-硅阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-19 12:59:41
硅系阻燃剂是阻燃家族中的后起之秀,它的开发后于卤系和磷系阻燃剂,但它以其优秀的阻燃性(低燃速、低释热、防滴落),良好的加工性(高流动性),特别是对环境友好(低烟、低一氧化碳生成量)而备受人们的关注。

然而单一使用时,硅系阻燃剂往往与聚合物的相容性欠佳,且价格偏高。而当磷-硅阻燃剂共同使用时,在高温下,磷催化促成炭的形成,而硅则增加这些炭层的热稳定性,从而发挥磷-硅阻燃剂协同阻燃效果,提高阻燃效率,降低应用成本。

2004年,彭治汉等报道了一种结构新颖的用于纯棉织物阻燃处理的含硅膦酸酯阻燃剂SPFA,此膦系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等)尤其如此。

2006年Zhang等以二氧化硅和季戊四醇为原料合成了具有对称结构的双环笼状四配位硅阻燃剂CPQS。热分析结果表明,双环笼状四配位硅在 700℃的失重仅为19.98%,且炭层呈密实片层状。 将其应用于环氧树脂中,20%的添加量可使LOI值达到26.5,且实现UL94V-0,树脂的热稳定性也有所提高。

2007年吴丹等报道了如下结构的含磷-硅阻燃剂膨胀型。与传统的阻燃剂相比,它不含卤素,具有膨胀型阻燃剂的三要素,以DOPO结构作为酸源,克服了传统阻燃剂易吸水的缺点。

2009年Ding等合成了结构对称的含磷、硅阻燃剂DOPO-TMDS和DOPO-DMDP,并将其应用于环氧树脂中。结果表明这两者含磷硅阻燃剂对树脂的热稳定性能、机械性能及阻燃性能都有显著提高。尤其是阻燃性能,当树脂中磷含量为2%时, LOI值可达到32-33,垂直燃烧实现V-0级。

2010年Hu等以DOPO和乙烯三乙氧基硅烷为 原料合成了P(DOPO-VTES)。热失重显示P(DOPO- VTES)在700℃的残炭率高达86.31%。将其应用于 聚碳酸酯中,当添加量为5%时,LOI值可达32.8,再加入2%的蒙脱石时,垂直燃烧达到V-0级。


磷酸三苯酯阻燃剂tpp质量标准:

外观:白色片状结晶

含量:≥99%;

酸值(mgKOH/g):≤0.1;

游离酚:≤0.1%;

凝固点:≥47.0℃

色度(APHA):≤60;

水分:≤0.1%

密度(50℃,g/cm3):1.185-1.202


随着防火安全标准的日益严格和塑料产量的高速增长,全球阻燃剂的生产销售也以年3.0%~7.0%的速度增加;加之人们对环保的日益重视,卤系阻燃剂的统治地位逐渐被动摇,这给磷系阻燃剂提供了更大的发展空间。然而任何一种阻燃剂要得到广泛应用,就必须在技术上成熟,经济上可行。目前虽有多种新型的磷系阻燃剂被研制和报道,但尚未进入工业化生产和应用领域。尤其是本质含磷阻燃剂,由于制备工艺复杂、生产成本高,使其难以工业化。与卤系阻燃剂相比,一些磷系阻燃剂在效能和价格上还不能与之匹敌。因此,解决磷系阻燃剂目前存在的问题还需进一步努力。

2007年Schfer等报道了一种类似DOPO结构的含磷化合物DPPO。DPPO与酚醛型环氧树脂 DEN-438反应,或与双氧水、甲醛反应羟基化后, 再与DEN-438反应,合成了3种基于DPPO结构 的含磷环氧树脂。为比较研究,Sch覿fer等也合成了DOPO的含磷酚醛型环氧树脂,用DDM固化后,DPPO环氧固化物LOI值略低于DOPO结构固化物,在26.5~31.1之间,可能与磷含量有关,但 DPPO固化物还是表现出较好的热稳定性和较高的残炭率。

以氯代叔丁基苯和氢氧化钠为原料,在四丁基溴化铵的的催化作用下合成2-甲基2-苯基丙醇。

优化反应工艺条件为:催化剂为四丁基溴化铵、相转移催化剂用量为3%(n/n,以氯代叔丁基苯计)、反应温度为70℃、反应时间为4h、氢氧化钠浓度为20%。在此条件下反应收率达 68.7%。

首次采用四丁基溴化铵作为相转移催化剂合成 2-甲基-2苯基丙醇,实验证明使用该催化剂方案 可行,催化收率较高。

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