含磷氯阻燃剂的合成
以季戊四醇、三氯化磷、氯气及环氧乙烷为原料，四氯化钛为催化剂，通过三步反应合成了阻燃剂，总产率达93.5%。用FT-IR及元素分析等手段对目标产物及其中间体进行表征，并且对各步反应进行了优化，适宜的反应条件为：反应物料配比n（季戊四醇）：n（三氯化磷）：n（氯气）：n（环氧乙烷）为1:2.5:2.2:4.2，各步的适宜反应时间依次是2h，3h，4h；适宜的反应温度分别为80℃，23～25℃，80℃，产率达93.5%。关键词 阻燃剂, 合成方法, 影响因素, 产率目 录
1．引言 1
1.1 阻燃剂种类 1
1.2 阻燃机理 3
1.3 磷系阻燃剂的阻燃机理 6
1.4 有机磷阻燃剂研究进展 7
1.5 磷系阻燃剂的合成与应用 10
2 实验部分 11
2.1 实验药品与仪器 11
2.2 实验原理 12
2.3 实验步骤 14
3 结果与讨论 16
3.1 反应温度的影响 16
3.2 原料配比的影响 17
3.3 反应时间的影响 19
3.4 阻燃剂的合成反应中催化剂的选择和用量的影响 20
3.5 阻燃剂的表征 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1.引言
随着科学技术的日新月异，有机合成高分子材料进入人民生活各个方面及国民经济各个领域。近几十年来，由高分子材料引发的火灾给人们的生命安全造成了巨大的威胁，由此材料的阻燃处理备受关注[1-3]。如何减少火灾的发生，降低火灾的损失，也越来越受到了社会的关注，由此阻燃技术及阻燃材料的研究逐渐成为了世界各国都关心的问题[4]。从而延缓材料被引燃，减少损失。含有阻燃剂的材料不易被引燃，可抑制火焰传播，能够防止小火灾变大火灾，降低火灾发生的几率。在欧美等国家，越来越多的用户特别是电子、 电气行业对卤系阻燃剂持谨慎态度[5-6]。当前，阻燃剂除广泛应用于塑料制品建材、电讯器材、电子器材和交通工具等之外，还用于睡衣、椅套、窗帘、地越等织物上，阻燃剂的应用已成为十分重要的课 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
术及阻燃材料的研究逐渐成为了世界各国都关心的问题[4]。从而延缓材料被引燃，减少损失。含有阻燃剂的材料不易被引燃，可抑制火焰传播，能够防止小火灾变大火灾，降低火灾发生的几率。在欧美等国家，越来越多的用户特别是电子、 电气行业对卤系阻燃剂持谨慎态度[5-6]。当前，阻燃剂除广泛应用于塑料制品建材、电讯器材、电子器材和交通工具等之外，还用于睡衣、椅套、窗帘、地越等织物上，阻燃剂的应用已成为十分重要的课题。
目前，国内对阻燃剂的研究还不成熟，但是随着我国经济总体持续、快速发展，迎来了重要的发展机遇，同时也面临新的挑战。我国阻燃剂工业的生产和市场需求持续发展，年均消费量增长均在20%以上。2006年中国阻燃剂工业的总产能为35万吨/年，实际产量12万吨/年，市场需求超过20万吨/年，每年还从美国、以色列进口相当数量阻燃剂。2010年全球阻燃剂总消费量约为180万吨，销售额56亿美元。2013年亚洲阻燃剂消费量占全球总消费量的42%，其中中国占16%。2009年5月，新5消防法6正式实施，可以预见，随着宣传的深入和执法力度的增强，阻燃剂工业将进入高速发展阶段[7]。
1．1 阻燃剂种类
阻燃剂种类繁多，可分为：有机阻燃剂和无机阻燃剂，具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。
氯系阻燃剂：以含氯量较高的氯化石蜡为主，其中主要是氯蜡－52和氯蜡－40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展，其代表 产品是氯蜡－70，国外已经使用的全氯环戊癸烷和反应型氯系阻燃剂氯菌酸国内尚无工业化产品。
溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出的HBr是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。
磷系阻燃剂：根据磷系阻燃剂的组成和结构以及作用机理，可分为无机磷系阻燃剂、磷系膨胀型阻燃剂和有机磷系阻燃剂三大类。红磷作为阻燃剂能以较低的用量使大多数高聚物具有良好的阻燃性能。磷系阻燃剂包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵等阻燃剂。红磷对多种高聚物都有很好的阻燃效果，自1965年被发现后一直备受关注，处理过程稳定，既可以在气相中产生自由基阻燃，也可以在凝固相中形成炭层阻燃。2-乙基苯基次嶙酸(CEPP)是已经工业化的反应型有机嶙阻燃剂，常用于聚醋的永久阻燃改性。目前在应用技术和范围上仍有大量的文献报道[8-11]。目前通过对红磷的表面处理、稳定化处理及包覆处理，使红磷的吸湿性、自燃温度、释放磷化氢量、粉尘爆炸浓度、落高自燃及与高聚物的相容性等性能得到极大的改善，但红磷因其自身的颜色使其在纺织行业的应用受到限制。
膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要阻燃元素的阻燃剂，该类阻燃剂由酸源（脱水剂F）、碳源（成碳剂）和气源（发泡剂）三部分组成。这一体系早就被用作防火涂料，但是人们在近几年内才认识到其膨胀特性。2009年唐安斌等[12-13]报道了一种含三嗪结构的磷、氮协同阻燃剂其作用机理是膨胀型阻燃剂在受热时于材料表面形成致密的多孔泡沫碳层，该泡沫碳层既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源，从而能有效的阻止火焰的蔓延和传播，达到阻燃的效果。这一技术基本克服了许多传统阻燃剂存在的缺点，被誉为阻燃技术的一次革命，受到了阻燃界的一致推崇，是今后阻燃材料发展的主流。
有机磷化合物是添加型阻燃剂，它具有阻燃增塑双重功能。该类阻燃剂燃烧时产生的偏磷酸可以形成稳定的多聚体，覆盖于可燃材料表面隔绝外部氧气进入和内部可燃性气体溢出， 起到阻燃作用。其阻燃效率高，可达溴化物的4～7 倍。磷系阻燃剂具有低卤、低烟、低毒的特性，其用量少，效率高，符合阻燃剂的发展方向，在阻燃剂领域倍受关注，在我国具有较大的发展潜力和空间。
氢氧化铝是问世最早的无机阻燃剂之一，也是国际上阻燃剂中用量最大的一种.其阻燃机理是:(向聚合物中添加氢氧化铝，降低可燃聚合物浓度；(在250℃左右开始脱水，吸热，抑制聚合物升温；(分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气浓度，可阻止燃烧进行[14-18]；高温下不产生有毒气体，还能减少塑料燃烧时的发烟量等优点，而且价格低廉，来源广泛。氢氧化铝的脱水吸热温度较低，约为235～350℃，因此在塑料刚开始燃烧时的阻燃效果显著。氢氧化镁阻燃剂在适量添加时，可显著减缓PE、PP、PVC 及ABS等的热分解温度，具有良好的阻燃及降低发烟量的效果。 但是氢氧化镁分解温度较高，在340～490℃左右，吸热量也较小，对抑制材料温度上升的性能比氢氧化铝差，
1．引言 1
1.1 阻燃剂种类 1
1.2 阻燃机理 3
1.3 磷系阻燃剂的阻燃机理 6
1.4 有机磷阻燃剂研究进展 7
1.5 磷系阻燃剂的合成与应用 10
2 实验部分 11
2.1 实验药品与仪器 11
2.2 实验原理 12
2.3 实验步骤 14
3 结果与讨论 16
3.1 反应温度的影响 16
3.2 原料配比的影响 17
3.3 反应时间的影响 19
3.4 阻燃剂的合成反应中催化剂的选择和用量的影响 20
3.5 阻燃剂的表征 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1.引言
随着科学技术的日新月异，有机合成高分子材料进入人民生活各个方面及国民经济各个领域。近几十年来，由高分子材料引发的火灾给人们的生命安全造成了巨大的威胁，由此材料的阻燃处理备受关注[1-3]。如何减少火灾的发生，降低火灾的损失，也越来越受到了社会的关注，由此阻燃技术及阻燃材料的研究逐渐成为了世界各国都关心的问题[4]。从而延缓材料被引燃，减少损失。含有阻燃剂的材料不易被引燃，可抑制火焰传播，能够防止小火灾变大火灾，降低火灾发生的几率。在欧美等国家，越来越多的用户特别是电子、 电气行业对卤系阻燃剂持谨慎态度[5-6]。当前，阻燃剂除广泛应用于塑料制品建材、电讯器材、电子器材和交通工具等之外，还用于睡衣、椅套、窗帘、地越等织物上，阻燃剂的应用已成为十分重要的课 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
术及阻燃材料的研究逐渐成为了世界各国都关心的问题[4]。从而延缓材料被引燃，减少损失。含有阻燃剂的材料不易被引燃，可抑制火焰传播，能够防止小火灾变大火灾，降低火灾发生的几率。在欧美等国家，越来越多的用户特别是电子、 电气行业对卤系阻燃剂持谨慎态度[5-6]。当前，阻燃剂除广泛应用于塑料制品建材、电讯器材、电子器材和交通工具等之外，还用于睡衣、椅套、窗帘、地越等织物上，阻燃剂的应用已成为十分重要的课题。
目前，国内对阻燃剂的研究还不成熟，但是随着我国经济总体持续、快速发展，迎来了重要的发展机遇，同时也面临新的挑战。我国阻燃剂工业的生产和市场需求持续发展，年均消费量增长均在20%以上。2006年中国阻燃剂工业的总产能为35万吨/年，实际产量12万吨/年，市场需求超过20万吨/年，每年还从美国、以色列进口相当数量阻燃剂。2010年全球阻燃剂总消费量约为180万吨，销售额56亿美元。2013年亚洲阻燃剂消费量占全球总消费量的42%，其中中国占16%。2009年5月，新5消防法6正式实施，可以预见，随着宣传的深入和执法力度的增强，阻燃剂工业将进入高速发展阶段[7]。
1．1 阻燃剂种类
阻燃剂种类繁多，可分为：有机阻燃剂和无机阻燃剂，具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。
氯系阻燃剂：以含氯量较高的氯化石蜡为主，其中主要是氯蜡－52和氯蜡－40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展，其代表 产品是氯蜡－70，国外已经使用的全氯环戊癸烷和反应型氯系阻燃剂氯菌酸国内尚无工业化产品。
溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出的HBr是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。
磷系阻燃剂：根据磷系阻燃剂的组成和结构以及作用机理，可分为无机磷系阻燃剂、磷系膨胀型阻燃剂和有机磷系阻燃剂三大类。红磷作为阻燃剂能以较低的用量使大多数高聚物具有良好的阻燃性能。磷系阻燃剂包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵等阻燃剂。红磷对多种高聚物都有很好的阻燃效果，自1965年被发现后一直备受关注，处理过程稳定，既可以在气相中产生自由基阻燃，也可以在凝固相中形成炭层阻燃。2-乙基苯基次嶙酸(CEPP)是已经工业化的反应型有机嶙阻燃剂，常用于聚醋的永久阻燃改性。目前在应用技术和范围上仍有大量的文献报道[8-11]。目前通过对红磷的表面处理、稳定化处理及包覆处理，使红磷的吸湿性、自燃温度、释放磷化氢量、粉尘爆炸浓度、落高自燃及与高聚物的相容性等性能得到极大的改善，但红磷因其自身的颜色使其在纺织行业的应用受到限制。
膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要阻燃元素的阻燃剂，该类阻燃剂由酸源（脱水剂F）、碳源（成碳剂）和气源（发泡剂）三部分组成。这一体系早就被用作防火涂料，但是人们在近几年内才认识到其膨胀特性。2009年唐安斌等[12-13]报道了一种含三嗪结构的磷、氮协同阻燃剂其作用机理是膨胀型阻燃剂在受热时于材料表面形成致密的多孔泡沫碳层，该泡沫碳层既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源，从而能有效的阻止火焰的蔓延和传播，达到阻燃的效果。这一技术基本克服了许多传统阻燃剂存在的缺点，被誉为阻燃技术的一次革命，受到了阻燃界的一致推崇，是今后阻燃材料发展的主流。
有机磷化合物是添加型阻燃剂，它具有阻燃增塑双重功能。该类阻燃剂燃烧时产生的偏磷酸可以形成稳定的多聚体，覆盖于可燃材料表面隔绝外部氧气进入和内部可燃性气体溢出， 起到阻燃作用。其阻燃效率高，可达溴化物的4～7 倍。磷系阻燃剂具有低卤、低烟、低毒的特性，其用量少，效率高，符合阻燃剂的发展方向，在阻燃剂领域倍受关注，在我国具有较大的发展潜力和空间。
氢氧化铝是问世最早的无机阻燃剂之一，也是国际上阻燃剂中用量最大的一种.其阻燃机理是:(向聚合物中添加氢氧化铝，降低可燃聚合物浓度；(在250℃左右开始脱水，吸热，抑制聚合物升温；(分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气浓度，可阻止燃烧进行[14-18]；高温下不产生有毒气体，还能减少塑料燃烧时的发烟量等优点，而且价格低廉，来源广泛。氢氧化铝的脱水吸热温度较低，约为235～350℃，因此在塑料刚开始燃烧时的阻燃效果显著。氢氧化镁阻燃剂在适量添加时，可显著减缓PE、PP、PVC 及ABS等的热分解温度，具有良好的阻燃及降低发烟量的效果。 但是氢氧化镁分解温度较高，在340～490℃左右，吸热量也较小，对抑制材料温度上升的性能比氢氧化铝差，
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/788.html
