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《东华大学》 2009年
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棉用膦酸酯类阻燃整理剂的制备及应用性能研究

刘元美  
【摘要】: 磷系、氮系等阻燃剂燃烧过程中的产物低毒低烟,是一种被广泛应用于工业生产的环境友好型阻燃剂。磷/氮阻燃体系中的阻燃元素具有协同作用,较含单一阻燃元素的阻燃剂具有更好的阻燃性能。 亚磷酸酯类Mannich反应是一类非常重要的有机合成反应,这类反应条件温和、易于操作、原料易得,因此,无论在基础研究还是在工业生产中均有广泛的应用。 本文研究了亚磷酸二甲酯的类Mannich反应在棉用耐久阻燃整理剂中的应用,以甲醛、亚磷酸二甲酯和不同的胺(氨)组分为原料,制备了含不同活性基团的棉用阻燃整理剂,并进行了应用性能研究。 论文第二章以二乙醇胺为胺组分制备了含羟基的阻燃剂FR-1,选用醚化树脂DM508作为交联剂,探讨了其在棉织物上的阻燃性能。当阻燃剂FR-1用量为350g/L,DM508用量为80g/L时,经整理织物的损毁炭长为8.3cm,但经洗涤后几乎无阻燃性,其耐久性较差。物理性能测试表明,阻燃整理对织物的强力及色变影响较小。 论文第三章以甲醛、氨水及亚磷酸二甲酯为原料制备了一种小分子磷/氮的阻燃剂FR-2,分别与正硅酸四乙酯(TEOS)和)γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)形成阻燃体系用于棉织物的阻燃整理,可避免含甲醛交联剂的加入。硅氧烷偶联剂水解后可形成硅醇,具有良好的反应性能。对棉织物耐久阻燃工艺流程、工艺条件、阻燃效果等进行了探讨。以损毁炭长、限氧指数(LOI)评定阻燃性能,结果表明整理后棉织物LOI值可达45%以上,经30次洗涤后LOI值仍为30%以上,具有较好的耐久性。 第四章设计并合成了一种棉用自交联型阻燃剂FR-3,以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为原料将硅氧烷基团引入阻燃剂分子中。应用实验表明,阻燃剂FR-3用量300g/L,整理液pH值为8.0,165℃焙烘3min即可获得较好的阻燃效果,经10次皂洗后,LOI值为28.3%,可作为半耐久阻燃剂使用。 采用红外和元素分析对合成的阻燃剂结构进行了初步表征,通过热重分析(TGA-DTG)和扫描电子显微镜(SEM)对整理前后的棉织物进行了分析。TGA-DTG测试结果表明,阻燃剂降低了棉织物的初始分解温度而提高了其高温残炭量;SEM研究结果表明,经阻燃剂FR-2和FR-3整理的棉织物在燃烧时都能生成外表面连续而致密的炭层,其可以隔热、隔气,从而阻止纤维进一步燃烧。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TS195.2

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