？磷腈化合物合成及阻燃性能研究(附件)
以六氯环三磷腈（HCCTP）、苯酚、氢氧化钾、苯胺为原料，四氢呋喃和苯为溶剂，分别合成了六苯氧基环三磷腈（HPCTP）和六苯胺基环三磷腈(HACTP)，并考察了温度、反应时间对合成的影响。采用红外光谱技术对产物进行了表征，并将六苯氧基环三磷腈和六苯胺基环三磷腈作为阻燃剂应用于聚丙烯之中，同时测定了阻燃效果和对聚丙烯机械性能的影响。实验结果表明，六苯氧基环三磷腈和六苯胺基环三磷腈对聚丙烯均具有较好的阻燃作用，可应用于实际生产之中。关键词：磷腈，聚丙烯，阻燃目 录
1. 绪论： 1
1.1 环三磷腈综述 1
1.1.1 磷腈化合物的发展过程 2
1.1.2 环三磷腈及其衍生物的研究情况 3
1.1.3 苯氧基磷腈衍生物概述 4
1.1.4 磷腈衍生物的合成机理 4
1.2 阻燃剂的的研究背景 5
1.2.1 聚丙烯概述 5
1.2.2 聚丙烯阻燃机理 6
1.2.3 聚丙烯的阻燃现状 6
1.3 磷腈阻燃机理 6
1.3.1 磷腈阻燃机理 6
1.3.2 苯氧基环三磷腈阻燃剂的应用及发展 7
1.4 课题研究意义及内容 8
2. 实验部分 9
2.1 实验药品及仪器 9
2.1.1 实验原料 9
2.1.2 实验仪器及设备 9
2.2 实验过程 10
2.2.1 六苯氧基环三磷腈的合成 10
2.2.2 六苯胺基环三磷腈的合成 10
2.2.3 PP样条制备 10
2.3 样品的结构表征和性能测试 10
2.3.1 红外光谱分析 10
2.3.2 拉伸性能测试 11
2.3.3 弯曲性能测试 11
3. 结果与讨论 11
3.1 反应条件对产物的影响 11
3.1.1 反应温度的选择 11
3.1.2 反应时间的影响 11
3.1.3 合成两种磷腈衍生物的原料选择及配比 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
2.3.1 红外光谱分析 10
2.3.2 拉伸性能测试 11
2.3.3 弯曲性能测试 11
3. 结果与讨论 11
3.1 反应条件对产物的影响 11
3.1.1 反应温度的选择 11
3.1.2 反应时间的影响 11
3.1.3 合成两种磷腈衍生物的原料选择及配比 12
3.2 图谱分析 13
3.2.1 六苯氧基环三磷腈的红外表征图谱 13
3.2.2 六苯胺基环三磷腈的红外表征图谱 14
3.3 力学性能测试 15
3.3.1 拉伸性能测试 15
3.3.2 弯曲性能测试 17
3.4 燃烧性能测试 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1.绪论：
当代科技发展之迅速，各种新型材料层出不穷，在有机合成化学高度发展的今天，高分子材料被广泛应用于生产、科研和国防及人们日常生活的各个部门中，然而普通的高分子材料具有高度的易燃性，这无疑给人们的生命财产留下了极大的安全隐患。
因此，提高材料的热稳定性，增强材料的抗燃性成为当前材料改性研究的热点。阻燃剂作为一种能有效阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂而被广泛应用于提升材料的耐火能力，已成为合成高分子材料的重要助剂[1]。卤素系阻燃剂是目前全球产量最大的有机阻燃剂之一，但有些溴系阻燃剂及其阻燃的材料在光解或燃烧的过程生成二噁英，对人类健康、安全和环境存在潜在危害［2，3］。无卤有机磷系阻燃剂是与卤系阻燃剂并重的有机阻燃剂，因其品种多、用途广、高效、低毒而备受使用者和研究者青睐［4，5］。环三磷腈作为一种新型的有机磷系阻燃剂骨架材料，具有稳定的六元环共轭结构而导致热稳定性能良好，同时具有多侧基易衍生化的特点，其衍生物兼备无机物和有机物的优异性能，热稳定性好，在阻燃领域具有广阔的研究及应用前景［6］。
膦腈化合物在今化学的发展起到举足轻重的作用。六氯环三膦腈骨架是磷-氮交替结构，其磷上氯原子具有活性，易发生亲核取代。通过引入不同的基团可以制备性能大不相同甚至完全相反的兼有无机物和有机物卓越功能的有机膦腈功能材料。如生物医用材料、液晶、阻燃材料、非线性光学材料、阻燃剂等多个方面。因此，具有广阔的应用范围和良好的应用前景[7]。
1.1环三磷腈综述
环三磷腈化合物含有氮、磷两种元素，环三磷腈化合物及其衍生物具有优异的阻燃性和热稳定性，具有协同阻燃的作用，且促进聚合物的炭层结构产生，生成的膨胀炭层阻止氧气和热量的传递，保护基体免遭进一步的破坏。另一方面，环三磷腈具有特殊的分子结构，比如六氯环三磷腈上的6个氯原子性质很活泼，特别容易被不同的功能基团取代，通过分子设计可以得到不同功能的环三磷腈化合物[8]。六氯环三磷腈曾直接用作织物阻燃剂，具有良好的阻燃效果。由于这种阻燃剂容易水解，水解后产生的酸使织物严重脆损，所以使用时要配缚酸剂。同时为提高其耐洗性还需复配适当的树脂［9］。基于以上不足以及磷-氯键的活泼性，环状磷腈阻燃剂的开发重点在于用带有适当的反应性基团或功能性基团的亲核试剂对氯原子进行取代，从而得到不易水解、易于与其它整理剂共同使用的功能性磷腈衍生物。
1.1.1 磷腈化合物的发展过程
1834年，Liebig用气态氨和五氯化磷反应获得了少量的六氯环三磷腈。1895年,HNStokes首次以氯化胺和五氯化磷为原料，在封管中加热反应合成了氯化腈，该法可得到三聚体到七聚体等多种磷腈环状氯化物。1897年，HNStokes将六氯环三磷腈加热至250℃制备出无机橡胶--聚二氯磷腈［10］。在此后的七十年中，磷腈聚合物的研究处于停滞阶段。20世纪50年代，人们研究了熔融和溶液中六氯环三磷腈的聚合反应，探讨了不同因素对聚合物的影响，如温度、压力、催化剂，但也没有什么重大发现。这一时期，对磷腈聚合物的开发没有取得任何一些突破性进展，进而限制了此类物质的应用。
20世纪60年代开始，研究者对这一类物质的研究才有所突破。1964年，Allcock申请专利，报道了可溶性聚二氯磷腈的制备方法。Allcock合成方法的成功,让聚磷腈的研究有了新的方向。70年代以来,一系列新的合成路线相继研发成功,材料的性能可以通过改变聚磷腈的分子量和交联度得到控制。Hognauer等在前人的基础上，合成了一种温度适用范刚较广的新型聚磷腈弹性体。但是高温焰融聚合法需要较长的反应时间，产率一般低于30%,并且难以控制聚合物的结构。Sen
1. 绪论： 1
1.1 环三磷腈综述 1
1.1.1 磷腈化合物的发展过程 2
1.1.2 环三磷腈及其衍生物的研究情况 3
1.1.3 苯氧基磷腈衍生物概述 4
1.1.4 磷腈衍生物的合成机理 4
1.2 阻燃剂的的研究背景 5
1.2.1 聚丙烯概述 5
1.2.2 聚丙烯阻燃机理 6
1.2.3 聚丙烯的阻燃现状 6
1.3 磷腈阻燃机理 6
1.3.1 磷腈阻燃机理 6
1.3.2 苯氧基环三磷腈阻燃剂的应用及发展 7
1.4 课题研究意义及内容 8
2. 实验部分 9
2.1 实验药品及仪器 9
2.1.1 实验原料 9
2.1.2 实验仪器及设备 9
2.2 实验过程 10
2.2.1 六苯氧基环三磷腈的合成 10
2.2.2 六苯胺基环三磷腈的合成 10
2.2.3 PP样条制备 10
2.3 样品的结构表征和性能测试 10
2.3.1 红外光谱分析 10
2.3.2 拉伸性能测试 11
2.3.3 弯曲性能测试 11
3. 结果与讨论 11
3.1 反应条件对产物的影响 11
3.1.1 反应温度的选择 11
3.1.2 反应时间的影响 11
3.1.3 合成两种磷腈衍生物的原料选择及配比 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
2.3.1 红外光谱分析 10
2.3.2 拉伸性能测试 11
2.3.3 弯曲性能测试 11
3. 结果与讨论 11
3.1 反应条件对产物的影响 11
3.1.1 反应温度的选择 11
3.1.2 反应时间的影响 11
3.1.3 合成两种磷腈衍生物的原料选择及配比 12
3.2 图谱分析 13
3.2.1 六苯氧基环三磷腈的红外表征图谱 13
3.2.2 六苯胺基环三磷腈的红外表征图谱 14
3.3 力学性能测试 15
3.3.1 拉伸性能测试 15
3.3.2 弯曲性能测试 17
3.4 燃烧性能测试 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1.绪论：
当代科技发展之迅速，各种新型材料层出不穷，在有机合成化学高度发展的今天，高分子材料被广泛应用于生产、科研和国防及人们日常生活的各个部门中，然而普通的高分子材料具有高度的易燃性，这无疑给人们的生命财产留下了极大的安全隐患。
因此，提高材料的热稳定性，增强材料的抗燃性成为当前材料改性研究的热点。阻燃剂作为一种能有效阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂而被广泛应用于提升材料的耐火能力，已成为合成高分子材料的重要助剂[1]。卤素系阻燃剂是目前全球产量最大的有机阻燃剂之一，但有些溴系阻燃剂及其阻燃的材料在光解或燃烧的过程生成二噁英，对人类健康、安全和环境存在潜在危害［2，3］。无卤有机磷系阻燃剂是与卤系阻燃剂并重的有机阻燃剂，因其品种多、用途广、高效、低毒而备受使用者和研究者青睐［4，5］。环三磷腈作为一种新型的有机磷系阻燃剂骨架材料，具有稳定的六元环共轭结构而导致热稳定性能良好，同时具有多侧基易衍生化的特点，其衍生物兼备无机物和有机物的优异性能，热稳定性好，在阻燃领域具有广阔的研究及应用前景［6］。
膦腈化合物在今化学的发展起到举足轻重的作用。六氯环三膦腈骨架是磷-氮交替结构，其磷上氯原子具有活性，易发生亲核取代。通过引入不同的基团可以制备性能大不相同甚至完全相反的兼有无机物和有机物卓越功能的有机膦腈功能材料。如生物医用材料、液晶、阻燃材料、非线性光学材料、阻燃剂等多个方面。因此，具有广阔的应用范围和良好的应用前景[7]。
1.1环三磷腈综述
环三磷腈化合物含有氮、磷两种元素，环三磷腈化合物及其衍生物具有优异的阻燃性和热稳定性，具有协同阻燃的作用，且促进聚合物的炭层结构产生，生成的膨胀炭层阻止氧气和热量的传递，保护基体免遭进一步的破坏。另一方面，环三磷腈具有特殊的分子结构，比如六氯环三磷腈上的6个氯原子性质很活泼，特别容易被不同的功能基团取代，通过分子设计可以得到不同功能的环三磷腈化合物[8]。六氯环三磷腈曾直接用作织物阻燃剂，具有良好的阻燃效果。由于这种阻燃剂容易水解，水解后产生的酸使织物严重脆损，所以使用时要配缚酸剂。同时为提高其耐洗性还需复配适当的树脂［9］。基于以上不足以及磷-氯键的活泼性，环状磷腈阻燃剂的开发重点在于用带有适当的反应性基团或功能性基团的亲核试剂对氯原子进行取代，从而得到不易水解、易于与其它整理剂共同使用的功能性磷腈衍生物。
1.1.1 磷腈化合物的发展过程
1834年，Liebig用气态氨和五氯化磷反应获得了少量的六氯环三磷腈。1895年,HNStokes首次以氯化胺和五氯化磷为原料，在封管中加热反应合成了氯化腈，该法可得到三聚体到七聚体等多种磷腈环状氯化物。1897年，HNStokes将六氯环三磷腈加热至250℃制备出无机橡胶--聚二氯磷腈［10］。在此后的七十年中，磷腈聚合物的研究处于停滞阶段。20世纪50年代，人们研究了熔融和溶液中六氯环三磷腈的聚合反应，探讨了不同因素对聚合物的影响，如温度、压力、催化剂，但也没有什么重大发现。这一时期，对磷腈聚合物的开发没有取得任何一些突破性进展，进而限制了此类物质的应用。
20世纪60年代开始，研究者对这一类物质的研究才有所突破。1964年，Allcock申请专利，报道了可溶性聚二氯磷腈的制备方法。Allcock合成方法的成功,让聚磷腈的研究有了新的方向。70年代以来,一系列新的合成路线相继研发成功,材料的性能可以通过改变聚磷腈的分子量和交联度得到控制。Hognauer等在前人的基础上，合成了一种温度适用范刚较广的新型聚磷腈弹性体。但是高温焰融聚合法需要较长的反应时间，产率一般低于30%,并且难以控制聚合物的结构。Sen
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