六苯氧基环三磷腈合成及阻燃性能研究(附件)
目录
1 绪论 5
1.1六苯氧基环三磷腈（HPTCP） 5
1.1.1 HPTCP 的结构及特点 5
1.1.2 HPTCP的合成 6
1.2聚合物的阻燃现状 10
1.2.1聚合物的燃烧理论 10
1.2.2 聚合物的阻燃 11
1.2.2.1物理阻燃 11
1.2.2.2 化学阻燃机理 12
1.3阻燃剂的分类及应用 13
1.3.1卤系阻燃剂 13
1.3.2磷系阻燃剂 13
1.3.3 硫系阻燃剂 16
1.3.4 有机硅阻燃剂 17
1.4 阻燃剂的过去和未来 17
1.4.1无污染型阻燃剂 18
1.4.2新型阻燃剂的研究 18
1.5 选题意义及研究内容 18
1.5.1选题意义 18
1.5.2研究内容 19
2实验部分 19
2.1 主要的实验材料和试剂 19
2.2实验仪器和设备 20
2.3 HPTCP 的合成 20
2.3.1装置搭建 20
2.3.2实验的反应步 21
2.4 丙烯酸树脂 22
2.4.1丙烯酸树脂合成 22
2.4.2阻燃性能测试 22
3结果与讨论 22
3.1实验数据的讨论和整理 22
3.2产品HPTCP的鉴定 24
3.3影响反应的因素 25
3.3.1温度对反应的影响 25
3.3.2配料比对反应的影响 25
3.3.3误差分析 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1绪论
磷腈的骨架是以Ｐ、Ｎ 元素交替排列的有机化合物，因其结构独特，所以有着良好的阻燃和稳定性［12］。六苯氧基环三磷（ＨＰＣＴＰ）是环三磷腈的六 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
苯氧基取代衍生物，由六氯环三磷腈上的氯原子被苯氧基亲核取代反应而得到［3］六苯氧基环三磷腈是重要的有机化物，是白色的粉末或者晶体，化合物结构为环状结构，燃烧时不产生有毒物气体，是一种对环境无污染的有机阻燃剂。
现代工业的发展速度越来越快，因此高性能热固性树脂的需求量也越来越大。然而随着时代的进步对这些功能型树脂的要求也越来越高，列如热稳定性和阻燃性，尤其是对阻燃性能的要求。所以科学家们研究开发了许多阻燃改性剂，但由于很多阻燃改性剂需求量非常大，对经费是个不小的考验，同时这些阻燃改性剂对环境也会有这或多或少的污染，因此在此领域上的研究达到了瓶颈[45]。但是六苯氧基环三磷腈是个不错的选择，这是一种新型的有机无机杂化材料，对丙烯酸树脂有着良好阻燃性、无色无味，在作为丙烯酸树脂鹅阻燃改性剂是需求量小、燃烧时不产生有毒气体对环境无污染。在此方面的研究具有重要的科学意义和应用价值。
1.1六苯氧基环三磷腈（HPTCP）
1.1.1 HPTCP 的结构及特点
HPTCP是六氯环三磷腈上的氯被苯氧基取代所产生的取代衍生物，它的结构比较独特，是P、N双键交替排列形成的，大体结构是六元环状结构，和苯环的结构及其相似，详情请看图11，环中N键和P键长度几乎相等，他们在同一水平面上排列，苯氧基在环周围呈对称性分布，其具有芳香性，它 具有芳香性是因为分子中的P原子d轨道上的电子的转移所产生的效应。磷的sp3杂化轨道与氮的sp2杂化轨道呈交错分布从而形成σ键，N的p轨道和P的d轨道中的π键组合代替了所缺失的σ键。其中的dπpπ键不同于苯环中pπpπ键，d轨道在dπpπ组合键中是立体分布的，键与键之间是会重叠的，而苯环pπpπ是不允许重叠的，就是在同一个平面内[6]。
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图11 HPTCP的环状结构式
1.1.2 HPTCP的合成
根据现有的文献、生产工厂常用的方法、相关教师的建议得知HPTCP 的主要合成方法有溶剂法、缚酸法和两相相转移催化法。
（1）溶剂法
首先溶剂法最重要的就是溶剂的选择，目前常用的溶剂有四氢呋喃（THF）和甲苯。四氢呋喃 (THF)是一种无色透明但有刺激性气味的有机液体、可以和水混溶，是一种环状醚，沸点为66℃，因此用四氢呋喃作为反应溶剂的反应温度不能高于70℃，化学式为(CH2)4O，结构式如图12。
甲苯是一种无色透明且与苯有着同样气味的有机液体，易燃易爆，微溶于水，沸点为110.6℃，因此用氯苯作为反应溶剂的反应温度不能高于112℃，分子式为C7H8，结构式如图13。
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图12四氢呋喃 (THF)结构式 图13甲苯结构式
然后用强碱和苯酚在无水溶剂中反应得到苯酚钠，再用主产物六氯环三磷腈溶于有机溶剂中与之前的溶液反应得到HPTCP，此反应为亲核取代反应，产品收率大概在70%到95%之间。由于六氯环三磷腈环状结构中的氯不易被苯氧基取代且很难被取代六个氯，所以反应时间很长，通常在40小时到50小时之间。
六氯环三磷腈易升华，其蒸汽具有毒性。可溶解于大多数有机溶剂，溶于四氢呋喃时溶液为无色透明，由于磷氯键的活泼性，可以使氯很容易被取代。另外由于六元环的稳定性，使其具有耐酸、耐碱及耐高温特性。它是反应的主反应物，分子式为Cl6N3P3，其结构式如图14
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