金屬次膦酸鹽阻燃劑的合成及其在聚乳酸中的應(yīng)用.pdf

1、次膦酸鹽阻燃劑是一種新型的有機(jī)磷系阻燃劑，以二乙基次膦酸鋁(AlPi)為代表，在尼龍、聚酯等聚合物中阻燃效果顯著。但是，由于德國克萊恩公司對(duì)其合成技術(shù)的壟斷，國內(nèi)使用的大部分AlPi仍依賴進(jìn)口，并且價(jià)格昂貴。目前，國內(nèi)雖然可以合成出AlPi，但是產(chǎn)率以及熱穩(wěn)定性和克萊恩公司的產(chǎn)品還有很大差距。另外，其他結(jié)構(gòu)的次膦酸鹽阻燃劑的合成雖然也見諸報(bào)道，但是大都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。因此，研究次膦酸鹽阻燃劑的合成及其應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、　　本文嘗試合成了四種新型結(jié)構(gòu)的次膦酸鹽阻燃劑:二-（羥基-苯基-甲基）-次膦酸鑭(LaBPi)、（羥基-苯基-甲基）-次膦酸鋁(AlHMPi)、對(duì)苯二甲醛-次磷酸共聚次膦酸鋁（AlTHCP）和二-（氨基-苯基-甲基）-次膦酸鑭(LaBAPi)。使用核磁共振氫譜(IHNMR)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)以及X射線能譜(EDS)等手段對(duì)阻燃劑的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了表征。然后將合成的阻燃劑分別應(yīng)用于聚乳酸(PLA)中，對(duì)復(fù)合材料的阻燃性能、

3、熱穩(wěn)定性等進(jìn)行了研究，并提出了相關(guān)的阻燃機(jī)理。
　　具體包括以下四部分內(nèi)容:
　　1.LaBPi的合成及其應(yīng)用。使用次磷酸(H3PO2)、苯甲醛(PhCHO)、七水合氯化鑭(LaCl3·7H2O)合成了雙取代的次膦酸鑭LaBPi，發(fā)現(xiàn)LaBPi對(duì)PLA的垂直燃燒(UL-94)結(jié)果有所改善，純PLA無等級(jí)，加入LaBPi后的PLA復(fù)合材料均通過了UL-94Ⅴ-2，但是LaBPi對(duì)PLA的極限氧指數(shù)(LOI)提高不明顯。熱重(T

4、G)分析結(jié)果表明，LaBPi在250～270℃之間劇烈分解，而其分解產(chǎn)物能促進(jìn)PLA的降解，因此，隨著LaBPi添加量的增加，阻燃效果反而有所下降。
　　2.AlHMPi的合成及其應(yīng)用。使用H3PO2、PhCHO、十八水合硫酸鋁(Al2(SO4)3·18H2O)合成了單取代的次膦酸鋁AlHMPi。AlHMPi對(duì)PLA的阻燃性能有明顯提高，添加量為5～15 wt％時(shí)，LOI均保持在27.0左右，并且都通過了UL-94Ⅴ-0，但是在錐

5、形量熱(CONE)測試指標(biāo)中，AlHMPi的效果不佳。該體系的阻燃機(jī)理主要是融滴帶走熱量和氣相自由基捕捉。另外，TG分析表明，AlHMPi可以促進(jìn)PLA少量成炭，但是CONE測試中并無殘?zhí)可?。差示掃描量?DSC)分析表明，AlHMPi對(duì)PLA的異相成核有一定的促進(jìn)作用。AlHMPi對(duì)PLA力學(xué)性能影響較小，PLA/AlHMPi(5wt％)復(fù)合材料可以保持PLA拉伸強(qiáng)度的85％。
　　3.AlTHCP的合成及其應(yīng)用。使用H3PO

6、2、對(duì)苯二甲醛、Al2(SO4)3·18H2O合成了聚合型次膦酸鋁AlTHCP。AlTHCP添加量為10 wt％的情況下，PLA復(fù)合材料的阻燃效果最佳，LOI提高到了27.7，在UL-94測試中達(dá)到Ⅴ-0等級(jí)。TG分析表明，AlTHCP總體熱穩(wěn)定性較高，800℃時(shí)還有63.6 wt％的殘余，對(duì)PLA熱穩(wěn)定性影響較小。PLA/AlTHCP的成炭量較多，但是炭層強(qiáng)度較差，因此在CONE測試中效果并不好，熱釋放量反而略有增加。該體系的阻燃機(jī)理