膨胀型阻燃剂(IFR)具有高阻燃效率、生烟少、毒性低等优点,而成为阻燃剂的主要发展方向,而影响IFR的阻燃效率的关键组分之一为成炭剂。早期使用的季戊四醇由于其分子量小、水溶性大而导致了许多缺陷,为了克服这些缺点,新型成炭剂的研究受到广泛重视。大分子三嗪成炭剂,是一类具有发泡功能的新型成炭剂,因其与聚合物的相容性好且毒性小、溶解度低等而引起了阻燃领域的广泛关注,并获得愈来愈广泛的应用。目前报道的品种很多,其中以三聚氯氰为原料制备的线型大分子三嗪成炭剂因具有原料便宜易得、合成工艺简单、生产成本较低、性能易于调节等特点而最受重视。尽管如此,但还没有文献系统报道其侧链单体和主链单体对这类成炭剂的合成及性能的影响。因此,本文对此进行了研究。本论文以三聚氯氰为原料,分别以6种单元胺为侧链单体,哌嗪和乙二胺为主链单体,通过缩合反应、缩聚反应及丁胺封端,合成了13种大分子三嗪成炭剂。结果表明,侧链单体和主链单体对以上成炭剂合成的影响较大。侧链单体的亲水性愈强,成炭剂的水溶性愈大,以致成炭剂的合成产率愈小。芳胺的亲核性弱因而与三聚氯氰反应,取代氯的活性较低,氯的取代不很完全,以致成炭剂的氯含量较高,产率偏低;和哌嗪相比,乙二胺亲水性强而亲核性弱,以致成炭剂的水溶性较大,与三聚氯氰的反应活性较低,氯的取代不很完全,因而乙二胺基成炭剂的氯含量较高且产率较低;丁胺封端提高了产物的产率并且降低了产物的氯含量和溶解度,但影响不大。热重分析结果表明,侧链单体和主链单体对成炭剂的热稳定性有显著的影响。以乙醇胺为侧链单体合成的成炭剂,热稳定性最好,其次是分别以吗啉和苯胺为侧链单体合成的成炭剂,再次是以丁胺为侧链单体合成的成炭剂,以二乙醇胺为侧链单体合成的成炭剂,热稳定性较差,以氨为侧链单体合成的成炭剂,热稳定性最差;哌嗪基成炭剂的热稳定性比乙二胺基成炭剂的好;采用丁胺封端对三嗪成炭剂热稳定性的影响较小。极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧试验(UL-94)及锥形量热试验的结果表明,侧链单体和主链单体对成炭剂的阻燃、抑烟及抑CO作用的影响很大。侧链单体含羟基愈多,相应的成炭剂的阻燃、抑烟及抑CO的作用愈好,不含羟基的侧链单体,相应的成炭剂的阻燃、抑烟及抑CO的作用较差,以氨为侧链单体合成的成炭剂的阻燃、抑烟及抑CO的作用最差;哌嗪基成炭剂的上述性能优于乙二胺基成炭剂;丁胺封端能提高成炭剂的性能,但影响较小。添加阻燃剂均降低了聚丙烯(PP)的热稳定性,且侧链单体对阻燃PP(FR-PP)的热稳定性有较大影响。对哌嗪基成炭剂,乙醇胺和氨水对FR-PP的热稳定性影响较大,而其它的较小。对乙二胺基成炭剂,乙醇胺对FR-PP热稳定性的影响小于丁胺;主链单体和丁胺封端对FR-PP的热稳定性影响较小。各因素对成炭剂阻燃作用的影响与其对阻燃PP锥形量热试验的残余物的残余率、膨胀程度、质量和结构的影响有关。残余率愈高,膨胀性愈好、质量愈好、结构愈致密,阻燃作用就愈好。综合考虑以上结果,以乙醇胺为侧链单体合成的成炭剂的综合性能较好,合成成本最低,其中哌嗪基成炭剂的性能要好于乙二胺基成炭剂的,废水和废气排放量也较低,但后者的合成成本更低。