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随着合成材料的广泛应用,阻燃剂的用量日益增多,出于对安全及环境保护的考虑,社会各界对阻燃剂的也要求越来越严格。因而开发新型环境友好的无卤阻燃剂是当今的阻燃剂研究的热点。新型有机硅阻燃剂凭着其无卤、高效、低毒、低烟等优点而颇受关注。目前有机硅阻燃剂的合成研究主要以有机氯硅烷为单体,在一定的溶剂及催化体系下进行水解缩合。此法制备有机硅阻燃剂所使用的有机氯硅烷单体存在易燃易爆的危险,同时还有溶剂的回收处理等问题,所以探索简单安全的有机硅阻燃剂的合成路线意义重大。
本论文研究了以烷氧基取代的甲基及苯基硅烷为主要原料,在NaOH催化作用下直接进行水解缩合,制备具有一定交联结构的有机硅阻燃剂。讨论了单体组成比例,浓度,温度及投料速度对合成反应的影响,总结和选择实验室合成工艺条件,对于1000mL的反应装置,控制反应温度在50±2℃,以2~3g/min进行投料,单体总浓度在0.6~0.8mol/L,这可以确保产物的相对稳定性,同时筛余百分比小于3%,产率大于90%。产物的TGA分析,说明合成产物具有充当工程塑料阻燃剂的基本条件。
通过与聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)直接共混改性,发现单独添加有机硅阻燃剂,PC的阻燃性没有得到明显的提高,而且力学性能方面却明显下降。同时也发现Me/Ph为4/6和1/9的有机硅树脂能相对明显地提高PBT的阻燃性能,又不损失PBT的力学强度。
有机硅阻燃剂(Me/Ph=1/9)与协效剂FK101及BBT412各用0.2wt%进行复配,可制备的有机硅/PC复合阻燃材料,LOI从26.2提高到33.8,达到[email protected],且保持了PC原有的力学性能。
本论文还研究了合成实验的放大,采用了10L反应釜制备有机硅阻燃剂,讨论了转速,浓度和投料速度对合成反应的影响。结果发现,产物的阻燃性跟1L装置合成的有机硅阻燃剂无异。在高速搅拌下,投料速度都可以相对提高,同样可以保证产物的稳定性和较高的产率,因而提高了生产效率。放大实验的成功为实现有机硅阻燃剂的工业化提供了实验依据。