有机硅阻燃剂的合成以应用研究

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随着高分子材料工业的迅速发展,人们对其综合性能提出了更高的要求,不但追求其性能优异,而且要求其使用安全、对环境友好。阻燃剂是实现高分子材料安全性能的重要助剂,目前的研究热点趋于环保、高效、多功能、无卤化的阻燃剂。由于有机硅系阻燃剂具有无毒、无污染等优点,其研究和发展受到人们的高度重视,成为当前最具开发前景的高效环保阻燃剂之一。  本文的主要研究内容如下:  (1)本文以氨基硅烷和苯基硅烷为原料,在酸性条件下,合成不同配比的有机硅树脂,讨论了原料的摩尔配比、反应时间、反应温度、封端剂用量、催化剂用量各因素对合成产率的影响。确定了最优反应条件,即n(PTES)∶(Si-602)=9∶1,反应温度为50℃,反应时间为4h,催化剂用量为15wt%盐酸溶液10mL,封端剂为1.5mL时,产率为89.4%。  (2)以合成的有机硅树脂与中间体DOPO为原料,进一步合成了同时含有P、N、Si三种元素的有机硅阻燃剂,并对有机硅树脂和有机硅阻燃剂的结构和热性能进行了表征和测试。  (3)将不同配比的有机硅树脂和有机硅阻燃剂分别添加到聚丙烯(PP)中,经密炼,粉碎,注塑成型后制成试样,测试其阻燃成分与PP共混体系极限氧指数、垂直燃烧级数的阻燃性能及力学性能。得知:  ①试样的阻燃性能均随有机硅树脂和有机硅阻燃剂加入量的增加而逐渐提高,而有机硅阻燃剂的阻燃性优于有机硅树脂。  ②有机硅树脂和有机硅阻燃剂均使得聚丙烯力学性能有所下降,但因为两者与聚丙烯的相容性存在差异,有机硅阻燃剂对聚丙烯基材的力学性能影响相对较小。  (4)以包装纸为基材,以不同的阻燃成分为添加剂,进行浆内添加后抄纸,测定成纸的燃烧性能及环压指数、耐折度、抗张指数、撕裂指数以及白度等性能。研究结果表明:  ①添加9∶1有机硅树脂25%时纸张的氧指数最高,炭化程度小,阻燃效果最好。  ②添加9∶1有机硅树脂的纸张的环压较原纸相比提升66.27%,其余各力学性能变化不大,而对白度无影响。故本研究合成的阻燃剂在对纸张力学性能影响不大的前提下显示了良好的阻燃性能。
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