含磷阻燃聚氨酯弹性体制备及性能研究
Synthesis and Characterization of Phosphorus Flame Retardant Polyurethane Elastomers
聚氨酯弹性体(TPU)俗称"第二代橡胶",它既具有橡胶的高弹性,又具有塑料的加工性能,因而在航空航天、医疗、体育、生活等领域得到广泛的应用.随着社会的发展,人们对材料的要求也逐步提高,材料的阻燃性能尤为重视.在提高材料的阻燃性的同时,不对环境产生污染,可将磷的化合物引入聚氨酯弹性体中,从而达到目的.本文合成了反应型和添加型两种类型的磷的化合物,并应用于聚氨酯弹性体中,对制备的含磷聚氨酯性能进行了表征.(1)以苯基磷酰二氯为原料合成了两种含磷二元胺:二胺基苯基氧化磷、二(4-胺基苯氧基)苯基氧化磷.通过红外FTIR、1H NMR、31P NMR对其结构进行了表征.结果表明:合成的产物在分子结构上和预期设定方案的产物结构一致.(2)分别以二胺基苯基氧化磷、二(4-胺基苯氧基)苯基氧化磷为扩链剂,通过改变聚合物二元醇的分子量合成了一系列的含磷聚氨酯弹性体.通过红外(FTIR)、燃烧性能测试(MCC)、热失重分析(TGA)、力学性能测试、扫描电镜测试(SEM)等表征手段对聚氨酯弹性体的性能进行表征.含磷聚氨酯的红外表明含磷二元胺与聚氨酯预聚体完全反应;含磷聚氨酯具有良好的阻燃性能,其阻燃性能随着磷含量的增加而提高;含磷聚氨酯弹性体的热稳定性随着软段分子量的增加而提高,其TG中残留物含量高于普通聚氨酯弹性体,SEM照片可以看出含磷聚氨酯弹性体的残炭表面致密紧凑,对燃烧的聚合物表面形成了很好的保护.(3)以苯基磷酰二氯、双酚A、五硝基邻氯三氟甲苯为原料成功的合成了含磷低聚物阻燃剂(PFR).通过FTIR、1H NMR、19F NMR、31P NMR对其结构进行了表征.结果表明:合成的二元胺在分子结构上与预期设定方案的产物结构一致.(4)将APP和PFR添加于TPU中,制备一系列的阻燃聚氨酯弹性体,并对其性能进行了表征.研究表明:添加APP和PFR后的TPU的热稳定性都有所下降,但其残炭率明显增加,均在25%以上;使用PFR改性后的聚氨酯的热释放峰值(PHRR)明显下降,比APP改性的PHRR (?)(?)59.26%.添加30份APP或PFR后的聚氨酯弹性体的LOI达到了29,具有较好的阻燃效果,与纯TPU的粘流活化能相比,使用APP改性后TPU的粘流活化能提高,而PFR改性的TPU的粘流活化能降低.(5)通过热失重法研究了聚氨酯材料的热分解过程,使用Kissinger法计算了聚氨酯弹性体热分解过程的活化能,并对其活化能进行了分析.聚氨酯材料的热失重分为两个阶段,PPUE-1第一阶段的热解活化能低于MOCA扩链制备的PUE,但第二阶段的热降解活化能高于PUE.
- 作者：
- 殷建国
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 徐文总
- 中图分类号：
- TQ334.1
- 关键词：
- 含磷二元胺；含磷低聚物；聚氨酯；阻燃；粘流活化能
- Phosphorus-containing diamine； phosphorous oligomers； polyurethaneelastomers； flame retardant； activation energy of viscous flow