《环氧树脂阻燃剂的合成及表征.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环氧树脂阻燃剂的合成及表征.doc（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 环氧树脂阻燃剂的合成及表征摘 要DOPO（9，10-2氢-9-氧-10磷杂菲-10-氧化物）和4HBA（4-羟基苯甲醛）通过加成反应合成DOPO-HB(2-6-氧-6-氢-二苯并磷氧杂-6-酮-4-羟基苯甲醇)，同时优化了DOPO-HB的合成条件。DOPO（9，10-2氢-9-氧-10磷杂菲-10-氧化物）和ITA（衣康酸）在甲苯溶剂中反应合成DOPO-ITA(（6-氧-（6H）-二苯并-（CE）（1,2）-氧磷杂己环-6-酮）甲基-丁二酸)，并通过红外检测（FIIR）和熔点检测法确定所得到的DOPO-HB和DOPO-ITA的化学结构。通过示差扫描热量计（DSC）和热重量分析法(TGA)测得
2、这些固化型环氧树脂的热力学特征和热降解行为。本论文还重点研究了DOPO-HB在不同溶剂中的溶解度，结果表明，DOPO-HB在苯，甲苯，二甲苯和水中的溶解度都随温度的增加呈上升趋势，且溶解度的大小顺序为：S苯S二甲苯S甲苯 S水。关键词：环氧树脂 固化剂 阻燃剂 溶解度Synthesis and Characterization of Epoxy Resin FlameRetardantAbstractA novel phosphorus-containing hydroxyl benzoaldehyde (DOPO-HB) from 9,10-dihydro-9-oxa-10 phosphap
3、henanthrene -10-oxide (DOPO) and 4-hydroxyl benzoaldehyde was obtained via simple addition reactions.The synthesis conditions of DOPO-HB were also optimized A novel phosphorous -containing flame retardants 10-(2,5-dicarbonylpropyl) 9,10-dihydro-9-oxa-10-phospha- phenanthrene-10- oxide (DOPO-ITA) was
4、 synthesized using 9,10-dihydro-9-oxa-10-phospha-phenanthrene-10-oxide (DOPO) and itaconic acid(ITA) as starting materials.The chemical structure of the obtained DOPO-HB and DOPO-ITA were characterized with FTIR, 1H and 31P NMR and elemental analysis. The DOPO-HB, with multi-phenol groups in the mol
5、ecular chain, was used as a poly functional curing agent for epoxies. The activity and activation energies of the DOPO-HB curing reactions with epoxies were investigated with differential scanning calorimetry (DSC). The thermal properties and thermal degradation behaviors of the DOPO-HB-cured epoxy
6、resins were also studied with DSC and thermo gravimetric analysis(TGA). The paper also focuses on the solubility of DOPO-HB in different solvents with the temperature trend, the results show that, the solubility of DOPO-HB in benzene, toluene and xylene, and water increases with the temperature risi
7、ng. Moreover, the benzene xylene toluene WaterKeywords: Epoxy resin Curing agent Flame retardant solubilityII北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 阻燃问题的提出11.2阻燃技术发展概述11.3磷系阻燃剂概述21.4磷系阻燃剂阻燃机理31.5磷系阻燃剂的研究41.6前人的工作成果51.7本论文的可行性研究71.8本论文研究的主要内容72 DOPO-HB的合成82.1 前言82.2 合成方法82.3 实验部分82.3.1 实验试剂
8、82.3.2 实验仪器82.3.3 实验步骤92.3.4实验流程图102.4 DOPO-HB的表征102.4.1 TGA102.4.2 DSC112.4.3 熔点122.4.4 红外光谱122.5 小结133 DOPO-HB溶解度的测定143.1概述143.2实验部分143.2.1.溶解度测定实验仪器143.2.2实验步骤143.2.3.实验装置143.2.4.实验结果和数据处理153.2.5 溶解度数据与温度的关联203.2.6 小结254 DOPO-ITA的合成264.1 概述264.2 合成原理264.3 实验部分264.3.1 实验试剂264.3.2 实验仪器264.3.3 实验步骤2
9、74.3.4实验流程图274.4 DOPO-ITA的表征284.4.1 TGA284.4.2 DSC284.4.3 红外光谱294.5小结295 结 论305.1 本论文的主要研究成果305.2 存在的不足与研究展望30参考文献31致 谢34V北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文1 绪 论1.1 阻燃问题的提出近年来，公共场所重大恶性火灾事故时有发生，不仅危及人民生命财产安全，而且影响社会稳定，引起了政府和主管部门的高度重视。要进一步减少公共场所恶性火灾事故发生，除了强化管理外，还必须依靠先进的科学理论和技术手段，从源头上把住。采用阻燃制品和防火安全设计技术构筑可靠的被动防火保护体系就
10、是重要的手段之一。目前，大多数公共场所室内燃烧时产生的能量均远高于其发生轰燃所需的能量，一旦有火情，很容易发生轰燃。而采用阻燃制品后，由于其热释放速率比较低，因此在合理设计的前提下，可以使室内燃烧时产生的能量远低于其发生轰燃所需的能量，从而可以防止轰燃的发生，因此也就避免了恶性火灾的发生1。为了减少火灾的发生，世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。所谓阻燃剂就是能够提高可燃物的难燃性或自熄性的一种助剂，是塑料助剂中仅次于增塑剂消耗量的助剂。欧盟于2002年11月8日提出了电气及电子设备废弃物处理法, 并于2003年1月27日正式公布了报废电子电气设备指令和关于在电子电气设备中禁止使用某
11、些有害物质指令, 其主要目的是减少电气及电子设备的废弃物, 并建立回收及再利用系统, 从而降低这些物质废弃、掩埋及焚烧时对人体及环境可能造成的危害。2004年8月31日之前所有的欧盟会员国必须制定出属于自己国家符合和两指令的规定, 并于2006年7月1日起, 所有指令中所规定的电子电气产品在进人欧洲市场时, 不能含有指令中所提到的有害物质铅、汞、锡、六价铬、多澳联苯及多澳联苯醚。这两条指令对电子通讯产品提出了更高的环保要求,对我国产品的出口产生巨大影响2。因此，在各类阻燃剂中，磷系阻燃剂占有重要地位，它不仅克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷，同时又改善了无机阻燃剂高添加量
12、严重影响材料的物理机械性能的缺点，做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。1.2阻燃技术发展概述阻燃科学技术的历史记载可以追溯到公元以前3，但是近几十年来获得了飞速的发展。七十年代中期以后，由于石油危机的冲击，阻燃剂和防火涂料生产都要受到能源短缺、原材料涨价、环境污染和三废公害等条件的制约，因此对今后开发新产品、新技术提出了“四E”原则：经济（Economy）、效率（Efficiency）、生态（Ecology）和能源（Energy）。随着高聚物材料阻燃技术的发展，阻燃剂的使用范围越来越广，因而对阻燃剂的性能要求也越来越综合，既要求达到规定的阻燃性能，又要求能适应其他多种性能，例如物理机
13、械强度、非腐蚀性、少烟性、光稳定性、耐老化性、耐热稳定性等。因此在当前研究工作中，各国对阻燃剂与阻燃体系的协同效应问题给予了足够的重视。我国的阻燃科学技术起步较晚，阻燃剂和防火涂料的开发研究都是60年代后逐步发展起来的。在60年代曾研制过少数几种阻燃剂，如四溴乙烷、磷酸三（-氯乙基）酯等，用于对聚苯乙烯和聚氨酯泡沫塑料进行阻燃处理。我国防火涂料的生产始于50年代。起初只能生产酚醛防火涂料、过氯乙烯防火涂料等，阻燃效果较差。70年代后，公安部四川消防科研所研制成功了膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料，在建筑工程和电力电缆工程中获得了推广应用。之后，又研制成功膨胀型改性氨基防火涂料和LG型钢结构防火隔热涂料
14、。1987年，又研制成功具有装饰性的薄层防火涂料，即膨胀型LB钢结构防火涂料。北京理工大学等单位研制成功了透明防火涂料。为适应电缆防火的需要，上海消防科科研所还研制成功了发泡型和非发泡型防火涂料。近年来4，阻燃材料新产品不断出现，消费量不断增长。随着我国加入WTO，合成材料的性能要达到国际标准，因此，我国的阻燃材料工业将会在近期内迅速发展。1.3磷系阻燃剂概述磷系阻燃剂是阻燃剂中重要的一大类，品种繁多，应用广泛。按使用方法分为添加型和反应型两类，按组成和结构可分为无机磷化合物和有机磷化合物。无机磷系阻燃剂包括红磷和磷酸盐类，有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯等系列5。早期的阻燃剂6大多
15、含有卤素，主要是溴类阻燃剂。卤素阻燃剂在气相与凝固相中都能起到延缓聚合物燃烧的作用，尤其在气相中能中断链反应，有明确的阻燃作用。但是卤素阻燃剂在高温下会放出有害气体，在火灾现场所释放的氯化氢或溴化氢对人具有致命窒息性，多溴联苯醚燃烧时会释放出多溴代二苯并呋喃等致癌物。已经证实，含有卤素阻燃剂的聚合物在燃烧时所释放的有害气体，是火灾现场致人死亡的主要原因之一。磷系阻燃剂通过固相成炭和质量损失机理，以及部分气相阻燃机理，增加了成炭量。不仅降低材料的热释放速率，具有较高的阻燃性，而且也降低了腐蚀性有毒气体以及烟的释放量7，8，因而可以克服卤素阻燃剂的一些缺点。此外，磷系阻燃剂还具有较高的阻燃效率。根据有关报道9，对共聚型阻燃聚酯纤维，使之达到阻燃标准所需的磷含量仅为0.5%，而在同样情况下所需的溴含量为2%左右。国外较早应用于制造磷系阻燃聚酯的阻燃剂主要是磷酸酯、烃基二膦酸齐聚物等(如在以Heim阻燃聚酯中所采用的阻燃剂之一：苯基膦酸二苯砜酯齐聚物)。然而，在以该类阻燃剂所制得的阻燃聚酯中，阻燃单体在聚合物主链中以P
