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近年来,随着环境保护意识的提升,阻燃剂及阻燃材料的无卤化成为科研界和产业界的共同目标。有机磷系阻燃剂作为和卤系阻燃剂并重的两大有机阻燃剂之一,以其低烟、低毒、无卤等优点,成为取代卤系阻燃剂的最佳选择。目前市场上的芳基磷酸酯大部分为液体,耐热性较差,挥发性较大,塑化性强,会导致塑料的热变形温度下降。本课题从分子结构出发,找出问题的根本原因,制备一系列新型的磷酸酯类阻燃剂,制备工艺简单,耐热性提高,挥发性降低,塑化性降低,大大减少了对材料热变形温度的影响,并对此类磷酸酯阻燃剂阻燃聚碳酸酯的机理进行了研究,对于磷系阻燃剂的开发具有重要的应用前景和理论意义主要包括以下内容:(1)刚性、位阻螺环磷酸酯的制备及其在聚碳酸酯中的阻燃应用。本章通过氯代螺环中间体与2,6二甲基苯酚、2-叔丁基苯酚及苯酚反应得到了三种螺环磷酸酯,双(苯氧基)季戊四醇双亚磷酸酯(PDPDP),双(2,6-二甲基苯氧基)季戊四醇双亚磷酸酯(PDMPDP)及双(2-叔丁基苯氧基)季戊四醇双亚磷酸酯(PDBPDP),通过1H NMR和31P NMR确认其结构。通过TGA研究三种螺环磷酸酯的热分解行为,位阻烷基的引入提高了PDMPDP及PDBPDP的热稳定性,且改变了螺环磷酸酯的作用机理。将PDPDP、PDBPDP、PDMPDP和工业化产品间苯二酚-双(苯氧基磷酸酯)RDP用于阻燃聚碳酸酯,效果如下:RDP~PDMPDP>>PDPDP~PDBPDP。在相对较低的磷含量下,RDP和PDMPDP表现出更好的阻燃效果。从ICP结果得知,RDP在PC中表现出最强的气相作用,PDMPDP次之,位阻烷基的引入提高了PDMPDP的气相作用,且减少了同聚碳酸酯之间的相互作用。PDPDP具有更强的固相作用,且同聚碳酸酯之间的相互作用较强,影响聚碳酸酯的成炭过程,因此阻燃效果差。相比RDP而言,PDMPDP具有更低的塑化性,对材料热变形温度影响小。(2)酚酞类磷酸酯的制备及其在聚碳酸酯中的阻燃应用。本章制备了三种酚酞类磷酸酯,衍生物双磷酸酯(TDNP),酚酞(双苯基磷酸酯)(PBP)和酚酞-间苯二酚-二氯磷酸苯酯三元共缩聚物(PRP),通过1H NMR和31P NMR确认其结构,通过TGA研究了三种酚酞类磷酸酯的热分解行为。将三种酚酞类磷酸酯同RDP用于阻燃聚碳酸酯,效果如下:RDP>TDNP>PBP>PRP。综合TGA、ICP和SEM结果可以得知,RDP气相作用最强,与PC之间相互作用小,不影响炭层质量,因而阻燃效果最好。PBP气相作用其次,但是由于与PC之间相互作用强,使炭层质量变坏,因此阻燃效果变差。TDNP气相作用同PBP接近,且于PC之间相互作用弱,不影响炭层质量,阻燃效果仅次于RDP。PRP虽然同PC之间的相互作用弱,但是主要为固相作用,因此表现出最差的阻燃效果。由MI、HDT结果得知,相对与RDP/PC而言,PBP/PC、TDNP/PC和PRP/PC具有较高的热变形温度以及熔融指数。(4)四种刚性磷酸酯的制备及其在聚碳酸酯中的阻燃应用。本章合成了四种刚性双磷酸酯阻燃剂,哌嗪-联苯磷酸酯(DBP)、联苯二酚-联苯磷酸酯(BDBP)、酚酞-联苯磷酸酯(PBPP)以及间苯二酚-联苯磷酸酯(RBP),采用1H NMR、31PNMR表征了阻燃剂的结构,采用TGA研究其热分解行为。RBP、BDBP和PBPP的热稳定性比DBP高。将它们用于阻燃聚碳酸酯,效果如下:BDBP>DBP>RBP>PBPP。通过ICP结果分析,四种阻燃剂的气相作用BDBP>DBP>RBP>PBPP,同阻燃效果成正比,PBPP气相作用最弱,同PC之间相互作用,影响最终的成炭质量,阻燃效果最差。热变形温度测试分析,相对RDP/PC而言,BDBP/PC、DBP/PC、RBP/PC及PBPP/PC具有更高的热变形温度。