發(fā)布時間：2022-01-14 21:39

　　聚碳酸酯（PC）具有優(yōu)異的綜合性能,廣泛應用于電子電氣、航天航空、建筑、汽車、家用等領域。PC雖然具備一定的阻燃性能,但其在燃燒過程中存在嚴重的滴落現(xiàn)象,仍不能滿足對阻燃要求更嚴格的領域的需求。因此,為擴展PC的應用范圍,目前主要從事開發(fā)無鹵、高效、低煙、環(huán)保、綜合性能優(yōu)異的阻燃劑。三嗪類化合物具有良好的成炭性,是一類重要的高分子材料阻燃劑。本文以三聚氯氰為基體,合成一種含氮硫硅三種阻燃元素的三嗪類阻燃劑,并將其用于PC阻燃。主要研究內(nèi)容如下:（1）以三聚氯氰、氨基乙磺酸、對氨基酚、1,3-雙（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷為原料,合成阻燃劑2,2’-（1,1,3,3-四甲基二硅氧烷-1,3-雙（3-氨基丙基））-雙（4-（氨基乙磺酸鉀）-6-（4-羥基苯基）氨基-1,3,5-均三嗪）（簡稱KTS）,并對反應過程中幾種影響因素進行了討論。采用高分辨質(zhì)譜（ESI-MS）、核磁共振光譜（NMR）、傅里葉紅外變換光譜（FTIR）對其結構進行表征。采用熱失重分析（TGA）對KTS熱穩(wěn)定性進行測試,結果表明,KTS在氮氣和空氣氣氛下初始分解溫度分別為337.0℃和315.2℃,具... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙酚A型聚碳酸酯結構式

放出大量的有毒氣體、腐蝕性氣體和煙氣而被限制使用。目前，無鹵、高效、環(huán)境友好型阻燃劑是主要的研究方向。（1）硫系阻燃劑目前市場上常用于阻燃PC的硫系阻燃劑主要分為兩大類：磺酸鹽系和磺酰胺鹽系。美國通用電氣公司早在20世紀70年代就已經(jīng)發(fā)表了關于芳香族磺酸鹽對PC阻燃的相關報道，研究表明當芳香族磺酸鹽的添加量很低時（小于1wt.%），就能顯著提高PC的阻燃性，增強其自熄能力。其中二苯基砜磺酸鉀（KSS），2,4,5-三氯苯磺酸鈉（STB），全氟丁烷磺酸鉀（PPFBS）是三種典型的磺酸鹽型阻燃劑，結構式如圖1-2所示。圖1-2KSS、STB和KPFBS的結構式Fig.1-2ThestructureofKSS,STBandKPFBS以上這三種磺酸鹽中只有KSS屬于無鹵阻燃劑，當其添加量為0.1wt.%時，即可使PC的LOI值從27%提高到38.3%，燃燒等級達到UL94V-0級（3.2mm），且?guī)缀醪挥绊懖牧系耐该餍院土W性能，因此被廣泛使用[14]。但是KSS也存在一定的缺陷，不能滿足薄壁制品的阻燃要求，經(jīng)常與其他阻燃劑復配使用，研究表明KSS與有機硅阻燃劑之間存在良好的協(xié)同作用[15,16]。STB與PPFBS都是含鹵阻燃劑，限制了其在電子電氣等高環(huán)保要求領域中的應用，其中STB主要用于阻燃不透明PC材料。Huang[17]等研究表明，當PPFBS添加量為0.1wt.%時，PC的LOI值從26.8%提高到37.5%，并且在測試過程中形成膨脹炭層，沒有出現(xiàn)熔體滴落現(xiàn)象，通過UL94V-0級（3.2mm）。PPFBS對PC的成炭量沒有太大影響，但是PC/PPFBS復合材料的交聯(lián)速率是PC的兩倍，顯著提高了PC的成炭速率。在實際應用中，由于PPFBS價格昂貴，通常由KSS代替。

中北大學學位論文8由于金剛烷具有較高的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性和高剛性，Zhu[18]等以金剛烷為中心，合成了磺酸鈉鹽AS3和AS4用于阻燃PC材料，結構式如圖1-3所示。結果表明，添加0.1wt.%的AS3或0.08wt.%的AS4即可使PC復合材料通過UL94V-0級，且?guī)缀醪桓淖儾牧系牧W性能。通過熱降解動力學分析發(fā)現(xiàn)復合材料的活化能都低于純PC，表明AS3和AS4促進PC分解，降低PC的熱穩(wěn)定性。圖1-3AS3和AS4結構式Fig.1-3ThestructureofAS3andAS42003年歐洲專利局對兩種磺酰胺鹽阻燃PC進行了報道，分別為三氟甲基磺酰胺鉀（KTFMSA）和雙（三氟甲基磺酰）胺鉀（KBTFMSA），結構式如圖1-4所示。研究表明添加0.04wt.%的磺酰胺鹽即可使PC通過UL94V-0級。楊航鋒[19]以金剛烷為原料，合成了一種無鹵阻燃劑—金剛烷基-1,3,5,7-對四苯基磺酰胺（FRSN），結果表明添加0.08wt.%的FRSN即可使PC的LOI值從25.8%提高到33.7%，通過UL94V-0級，表現(xiàn)出良好的阻燃效果。圖1-4KTFMSA和KBTFMSA結構式Fig.1-4ThestructureofKTFMSAandKBTFMSA含硫化合物阻燃PC在燃燒過程不僅促進PC異構化產(chǎn)生大量的CO2，稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，而且加速PC發(fā)生Fries重排，更快的交聯(lián)成炭。含硫化合物的高阻燃性主要是因為PC的降解速率和成炭速率相吻合，并不是添加量越大，阻燃效果越好。當添加量過大時，PC的降解速率過快，不能及時形成炭層，并且低溫下形成的炭層不穩(wěn)定，容易被PC過度降解產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體破壞，從而降低阻燃性[20]。雖然磺酸鹽阻燃劑添加量少，阻燃效率高，但是其水解穩(wěn)定性差，與聚合物的相容

【參考文獻】：
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本文編號：3589259