新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用
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２０１０年第１８卷 第１期，１３—１５
合成化学 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
Ｖ０１．１８，２０１０ Ｎｏ．１．１３一１５
·研究论文·
新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用
丁佩佩，张灯青，葛凤燕，蔡再生
（东华大学化学化工与生物工程学院，上海２０１６２０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｅｈｌｏｒｏ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓｐｉｒｏｌ（２）ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｘｙｅｈｌｏｒｉｄｅ ａｎｄ ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｆｉ一
“，ｔｈｅｎ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ａ ｎｅｗ ｐｏｌｙｍｅｒ（１）．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ
ＴＧ ＣＵｌＷ瞄ｏｆ Ｐ髓ａｎｄ ＰＥＴ－１
图３ Ｆｉｇｕｒｅ ３
ＰＥＴ和ＰＥＴ．１残炭层的ＳＥＭ照片
ＳＥＭ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｃａｒｂｏｎ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＥＴ－ｌ
其分解产物可进一步在凝聚相和气相中发挥作 用。ＰＥＴ有两个失重阶段，最大分解温度在４４２ ℃附近；在５３０℃附近又出现了一个小的失重峰， 这是残炭被空气氧化的结果ｏ ｓＴ］；６００ ｏＣ以上残炭 量仅为０．３８％。ＰＥＴ－１的两个分解温度分别在 ４４３ ｏＣ和５９７℃附近，残炭量增加至９．５３％。分 解温度范围的明显加宽和残炭量的大幅度提高说 明１的存在提高了ＰＥＴ在高温下的热稳定性，ｌ能 促进ＰＥＴ热降解时成炭，减少了可燃性气体的生 成量，从而起到凝聚相阻燃的作用【１ ８Ｉ。残炭量的 明显增加可能与织物阻燃性的提高有密切关系。
ｌ ２２９—１ ２００（Ｐ＝０），１ ０２４（Ｐ一０一Ｃ），８５８［Ｐ （ＯＣＨ：）Ｃ］ｃｍ～。与２比较，５５０ ｃｍ。处的峰消 失，说明聚合反应已经发生。
２结果与讨论
２．１合成１的反应条件探讨 反应条件同１．２（２），探讨了溶剂、反应温度
和反应时间对合成１的的影响。结果表明用甲苯 或乙腈作为溶剂，由于其沸点较低，很难达到所需 反应温度，反应状态不好，两相不能均匀的混合； 选用二甲苯较好；反应温度在１５０℃以上时反应 状态不好，反应体系颜色易变为深黑色，阻燃整理 时会影响织物色泽，所以于１５０ ｑｃ反应２４ ｈ左 右，反应进行较为充分，ＨＣｌ气体释放较为彻底。
万方数据
合成化学
Ｖ０１．１８．２０１０
（２）；２与三乙醇胺反应合成１（Ｓｃｈｅｍｅ １），其结构与性能经１Ｈ ＮＭＲ，ＩＲ。ＴＧ和 ＳＥＭ表征。
１实验部分
１．１仪器与试剂 Ｂｒｕｋｅｒ ＡＶ４００ ＭＨｚ型核磁共振仪
（ＤＭＳＯ—ｄ６为溶剂，ＴＭＳ为内标）；ＰＥ ２０００ 丌一ＩＲ型红外光谱仪（ＫＢｒ压片）；ＴＧ ２０９
有毒烟气的缺点，是阻燃剂研究开发的重要发展 方向之一№棚Ｊ。膨胀型阻燃剂由于其独特的阻燃 机理、良好的阻燃、抑烟、抗熔滴效果，具有广阔的 应用前景，已成为２０世纪９０年代以来阻燃剂最为 活跃的研究领域之一。膨胀型阻燃剂在塑料、橡胶 以及合成高聚物上得到了大量的研究和广泛的应 用¨¨１２１，但是在织物上的研究和应用还较少。
ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ １
ｗｅｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ
１
Ｈ
ＮＭＲ，ＩＲ，ＴＧ ａｎｄ
ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
１
ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ
ｇｏｏｄ ｃｈａｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｔｓｅｌｆ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｎ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆａｂｒｉｃｓ，ａｌｓｏ ｐｒｏｍｏｔｅｄ
ｔｈｅ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｃｈａｒ－ｆｏｒｍｉｎｇ．１ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏ—
ｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ．Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｒｏｍ ＳＥＭ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ
的应用［Ｊ］．印染，２００２，２：３２—３４．
［２］Ｌｅｖｃｈｉｋ Ｓ Ｖ，Ｅｄｗａｒｄ Ｄ Ｗ．Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｌ℃ｃｅｎｔ ｐｒｏ－
ｇｒｃｓｓ ｉｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ－ｂａｓｅｄ‰ｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ［Ｊ］．Ｊ Ｆｉｒｅ
Ｓｃｉ，２００６，２４（５）：３４５—３６４．
［３］Ｌａｏｔｉｄ Ｆ，Ｂｏｎｎａｕｄ Ｌ，Ａｌｅｘａｎｄｒｅ Ｍ，ｅｔ ａ／．Ｎｅｗ ｐｒｏｓ． ｐｅｅｒｓ ｉｎ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ｆｒｏｍ ｆｕｎｄａ－ ｍｅｎｔａｌｓ ｔｏ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
中图分类号：０６３３．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５－１５１１（２０１０）０１－０１３－０３
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｆａｂｒｉｃ
ＤＩＮＧ Ｐｅｉ—ｐｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｄｅｎｇ—ｑｉｎｇ， ＧＥ Ｆｅｎｇ—ｙａｎ， ＣＡＩ Ｚａｉ—ｓｈｅｎｇ （ＣｏＨｅｇｃ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｅｈｎｄｏｇｙ，ＤｏｎｇｈＵＲ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）
１．２合成 （１）２的合成‘１３叫５】 在四口烧瓶中加入季戊四醇２７．２ ｇ（Ｏ．２
ｍ０１）和三氯氧磷１１０ ｍＥ（１．２ ｔ００１），搅拌下于８０ ℃反应２ ｈ；于１１０℃反应８ ｈ。冷却至室温，抽 滤，滤饼用新蒸的二氯甲烷洗涤；重复数次得白色 固体，在红外灯下干燥得白色粉末２，产率 ８０．３％；１Ｈ ＮＭＲ ６：４．２１—４．２４（ｄ，Ｊ＝１２ Ｈｚ， ８Ｈ，ＯＣＨ２）；ＩＲ ｐ：１ ３０６（Ｐ＝０），１ ０２４（Ｐ—Ｏ— Ｃ），８５８［Ｐ（ＯＣＨ２）Ｃ］，５５０（Ｐ—Ｃ１）ｃｍ～。
２．４残炭形貌分析 ＰＥＴ和ＰＥＴ，１燃烧炭层的ＳＥＭ照片如图３
所示。由图３可见，ＰＥＴ燃烧留下的残炭物质表 面较为光滑：ＰＥＴ．１燃烧后残炭物质表面有很多 小的突起，并伴有一些洞穴，这是由于ＰＥＴ和１ 分解释放出的挥发性物质突破表面所致，这些膨 胀泡沫炭层一方面可以阻止ＰＥＴ降解，另一方面 泡沫层还可以阻止热源向纤维素传递并隔绝氧气 源，从而可有效地阻止火焰蔓延，这也证实了所合 成的１是膨胀型阻燃剂。
坐Ｐ塑·ｃ吣１／Ｐ＼八ｏ～厂吣％∥１
Ｈｎ厂、ｏＨ
Ｌ、／ｏＨ 吣／ｏ弋广ｏ＼／ｏｏ八（跫
Ｆ１型热重一差热连用热分析仪（室温一７００℃，升 温速度２０℃·ｍｉｎ～，空气流速２０ ｍＬ·ｒａｉｎ叫）； ＪＳＭ－５６００ＬＶ型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）。
着色涤纶（２２０ ｇ·ｍ’２）；三氯氧磷，分析纯， 阿拉丁上海试剂公司，使用前新蒸；季戊四醇（化 学纯），三乙醇胺（分析纯），二氯甲烷（分析纯）， 上海国药试剂集团；二甲苯（分析纯），上海凌峰 化学试剂有限公司。
ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｏｆ １．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ；ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ；ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｒｅｓｉｄｕｅ ｃａｒｂｏｎ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
除了无机阻燃剂外，用于涤纶阻燃的阻燃剂 大致分为卤系和磷系两大类…。卤系阻燃剂在 生产和使用过程中会对环境产生污染、腐蚀，使其 应用受到了一定的限制。而磷系阻燃剂在涤纶阻 燃中占有越来越重要的席位口《ｏ。磷系阻燃剂以 其特有的固相成炭和质量保留机理及部分气相阻 燃机理，在阻燃过程中不仅能降低材料的热释放 速率，提高阻燃效果，还克服了卤系阻燃剂燃烧时 易放出刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，以及大量
３结论
本文以多元醇为原料合成了新型膨胀阻燃 剂，ＤＴＡ－ＴＧ分析表明，阻燃剂自身具有很好的耐 热性和成炭性。经阻燃剂整理后的涤纶织物的高 温热稳定性得到提高，其热分解温度范围加宽，残 炭量及残炭稳定性得到提高。通过ＳＥＭ对整理 织物残炭进行形貌分析，证实新合成的阻燃剂属 膨胀型阻燃剂。
参考文献
［１］蒋春兰，余杨．耐久阻燃剂ＦＲＣ．１在纯涤纶织物上
４０．６％。
２．３ １在涤纶中的应用 纯涤纶织物（ＰＥＴ）和阻燃涤纶织物（ＰＥＴ－１，
１附着量１５．７％）在２５℃一７００℃的热失重变化 见图２。由图２可知，ＰＥＴ的起始分解温度为 ４１５．４℃，ＰＥＴ—ｌ的起始分解温度为３９４．９℃。 这说明ｌ的引入降低了ＰＥＴ分解初期的热稳定 性。其原因是由于１中的Ｐ—Ｃ和Ｐ—Ｏ键能较 低，在受热过程中很容易断裂，１先于ＰＥＴ分解，
（２）１的合成 在四口烧瓶中加入２ ２９．７ ｇ（Ｏ．１ ｔ００１），三乙 醇胺１４．９ ｇ（ｏ．１ ｔ００１）和二甲苯２００ ｍＬ，氮气保 护，用ＮａＯＨ溶液吸收反应产生的ＨＣｌ气体，搅拌 下于１４０℃反应至基本无ＨＣｌ气体放出。用混合 溶剂［ｙ（苯酚）：Ｖ（四氯化碳）＝１：４］溶解后加 乙醚析出沉淀，过滤，滤饼干燥得白色粉末１，产 率７７．９％；１Ｈ ＮＭＲ ６：４．１２～４．１５（ｄ，．，＝１２．０ Ｈｚ，８Ｈ，ＯＣＨ２），３．９９～４．０３（ｔ，Ｊ＝１３．２ Ｈｚ， ２Ｈ，ＣＨ２），３．８２—３．８７（ｍ，４Ｈ，ＣＨ２），３．７５— ３．７８（ｔ，Ｊ＝１０．８ Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２），３．５９—３．６３（ｔ， Ｊ＝１３．６ Ｈｚ，ｌＨ，ｃＨ２），３．４５—３．４８（ｔ，Ｊ＝１３．２ Ｈｚ，ｌＨ，ＣＨ２），３．２９—３．３１（ｔ，Ｊ＝９．６ Ｈｚ，ｌＨ， ＣＨ２），３．２５（ｓ，ｌＨ，ＯＨ），３．１８—３．１９（ｔ，Ｊ＝ １０．４ Ｈｚ，１Ｈ，ＯＣＨ２）；ＩＲ ｌ，：３ ３００—３ ４００（ＯＨ），
万方数据
第１期Βιβλιοθήκη Baidu
丁佩佩等：新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用
～１５一
零
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图１ １的ＴＧ曲线
Ｆｉｇｕｒｅ １
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图２ Ｆｉｇｕｒｅ ２
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／ｑＣ ＰＥＴ和ＰＥＴ－１的ＴＧ曲线
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ—ｒｅｐｏｒｔｓ，２００９，６３（３）：１００—１２５． ［４］ＮｇｕｙｅｎＣ，Ｋｉｍ Ｊ．Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｒｅｔｔｔｒ－
ｄａｎｃｉｅｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ—ｐｈｏｓｐｏｒｕｓ ｍｌ／ｎｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ ｂａｓｅｄ
本文设计并合成了新型的磷系膨胀型阻燃剂 （１）。氧氯化磷与季戊四醇反应制得双氯螺磷
收稿日期：２００９－０８—１６
基金项目：教育部重点资助项目（ｉ０９０６６）；上海市经委上海市引进技术的吸收与创新资助项目（ｏｚ．１１８） 作者简介：Ｔ佩佩（１９８４一），女，汉族，湖北荆州人，硕士研究生。主要从事阻燃剂的合成及性能的研究。 通讯联系人：蔡再生，博士生导师。Ｔｅｌ．０２１－６７７９２６０９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｓｈｅａｉ＠ｄｈｕ．ｅｄｕ．ｅｎ
摘要：氧氯化磷与季戊四醇反应制得双氯螺磷（２）；２与三乙醇胺反应合成了新聚合物１，其结构与性能经
１Ｈ ＮＭＲ，ＩＲ，Ｔｃ和ＳＥＭ表征。研究结果表明，１自身具有很好的成炭性，对涤纶织物具有很好的阻燃效果，
扩展了涤纶的分解温度范围；通过ＳＥＭ对经１整理的织物残炭形貌进行分析，证实Ｉ是膨胀型的阻燃剂。
关键词：膨胀型阻燃剂；涤纶；热稳定性；残炭；合成
２．２ １的热稳定性 １的ＴＧ曲线见图ｌ。由图１可知，１的分解
分为四个阶段，第一个阶段的峰值在２３７．３℃，这 可能是由于不稳定的Ｐ一０键断裂形成磷酸或多 聚磷酸而造成的¨６。；第二个阶段的峰值在３４９．９ ℃，这可能是随着温度的进一步升高，碳源开始脱 水形成残炭而造成；此后也有几个小的失重峰，可 能由于形成的残炭部分被氧化形成。从图ｌ还可 以看出，ｌ的成炭性很好，在７００℃下残炭量达到
合成化学 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
Ｖ０１．１８，２０１０ Ｎｏ．１．１３一１５
·研究论文·
新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用
丁佩佩，张灯青，葛凤燕，蔡再生
（东华大学化学化工与生物工程学院，上海２０１６２０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｅｈｌｏｒｏ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓｐｉｒｏｌ（２）ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｘｙｅｈｌｏｒｉｄｅ ａｎｄ ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｆｉ一
“，ｔｈｅｎ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ａ ｎｅｗ ｐｏｌｙｍｅｒ（１）．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ
ＴＧ ＣＵｌＷ瞄ｏｆ Ｐ髓ａｎｄ ＰＥＴ－１
图３ Ｆｉｇｕｒｅ ３
ＰＥＴ和ＰＥＴ．１残炭层的ＳＥＭ照片
ＳＥＭ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｃａｒｂｏｎ ｏｆ ＰＥＴ ａｎｄ ＰＥＴ－ｌ
其分解产物可进一步在凝聚相和气相中发挥作 用。ＰＥＴ有两个失重阶段，最大分解温度在４４２ ℃附近；在５３０℃附近又出现了一个小的失重峰， 这是残炭被空气氧化的结果ｏ ｓＴ］；６００ ｏＣ以上残炭 量仅为０．３８％。ＰＥＴ－１的两个分解温度分别在 ４４３ ｏＣ和５９７℃附近，残炭量增加至９．５３％。分 解温度范围的明显加宽和残炭量的大幅度提高说 明１的存在提高了ＰＥＴ在高温下的热稳定性，ｌ能 促进ＰＥＴ热降解时成炭，减少了可燃性气体的生 成量，从而起到凝聚相阻燃的作用【１ ８Ｉ。残炭量的 明显增加可能与织物阻燃性的提高有密切关系。
ｌ ２２９—１ ２００（Ｐ＝０），１ ０２４（Ｐ一０一Ｃ），８５８［Ｐ （ＯＣＨ：）Ｃ］ｃｍ～。与２比较，５５０ ｃｍ。处的峰消 失，说明聚合反应已经发生。
２结果与讨论
２．１合成１的反应条件探讨 反应条件同１．２（２），探讨了溶剂、反应温度
和反应时间对合成１的的影响。结果表明用甲苯 或乙腈作为溶剂，由于其沸点较低，很难达到所需 反应温度，反应状态不好，两相不能均匀的混合； 选用二甲苯较好；反应温度在１５０℃以上时反应 状态不好，反应体系颜色易变为深黑色，阻燃整理 时会影响织物色泽，所以于１５０ ｑｃ反应２４ ｈ左 右，反应进行较为充分，ＨＣｌ气体释放较为彻底。
万方数据
合成化学
Ｖ０１．１８．２０１０
（２）；２与三乙醇胺反应合成１（Ｓｃｈｅｍｅ １），其结构与性能经１Ｈ ＮＭＲ，ＩＲ。ＴＧ和 ＳＥＭ表征。
１实验部分
１．１仪器与试剂 Ｂｒｕｋｅｒ ＡＶ４００ ＭＨｚ型核磁共振仪
（ＤＭＳＯ—ｄ６为溶剂，ＴＭＳ为内标）；ＰＥ ２０００ 丌一ＩＲ型红外光谱仪（ＫＢｒ压片）；ＴＧ ２０９
有毒烟气的缺点，是阻燃剂研究开发的重要发展 方向之一№棚Ｊ。膨胀型阻燃剂由于其独特的阻燃 机理、良好的阻燃、抑烟、抗熔滴效果，具有广阔的 应用前景，已成为２０世纪９０年代以来阻燃剂最为 活跃的研究领域之一。膨胀型阻燃剂在塑料、橡胶 以及合成高聚物上得到了大量的研究和广泛的应 用¨¨１２１，但是在织物上的研究和应用还较少。
ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ １
ｗｅｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ
１
Ｈ
ＮＭＲ，ＩＲ，ＴＧ ａｎｄ
ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
１
ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ
ｇｏｏｄ ｃｈａｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｔｓｅｌｆ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｎ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆａｂｒｉｃｓ，ａｌｓｏ ｐｒｏｍｏｔｅｄ
ｔｈｅ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｃｈａｒ－ｆｏｒｍｉｎｇ．１ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏ—
ｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ．Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｒｏｍ ＳＥＭ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ
的应用［Ｊ］．印染，２００２，２：３２—３４．
［２］Ｌｅｖｃｈｉｋ Ｓ Ｖ，Ｅｄｗａｒｄ Ｄ Ｗ．Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｌ℃ｃｅｎｔ ｐｒｏ－
ｇｒｃｓｓ ｉｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ－ｂａｓｅｄ‰ｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ［Ｊ］．Ｊ Ｆｉｒｅ
Ｓｃｉ，２００６，２４（５）：３４５—３６４．
［３］Ｌａｏｔｉｄ Ｆ，Ｂｏｎｎａｕｄ Ｌ，Ａｌｅｘａｎｄｒｅ Ｍ，ｅｔ ａ／．Ｎｅｗ ｐｒｏｓ． ｐｅｅｒｓ ｉｎ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ｆｒｏｍ ｆｕｎｄａ－ ｍｅｎｔａｌｓ ｔｏ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
中图分类号：０６３３．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５－１５１１（２０１０）０１－０１３－０３
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｆａｂｒｉｃ
ＤＩＮＧ Ｐｅｉ—ｐｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｄｅｎｇ—ｑｉｎｇ， ＧＥ Ｆｅｎｇ—ｙａｎ， ＣＡＩ Ｚａｉ—ｓｈｅｎｇ （ＣｏＨｅｇｃ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｅｈｎｄｏｇｙ，ＤｏｎｇｈＵＲ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）
１．２合成 （１）２的合成‘１３叫５】 在四口烧瓶中加入季戊四醇２７．２ ｇ（Ｏ．２
ｍ０１）和三氯氧磷１１０ ｍＥ（１．２ ｔ００１），搅拌下于８０ ℃反应２ ｈ；于１１０℃反应８ ｈ。冷却至室温，抽 滤，滤饼用新蒸的二氯甲烷洗涤；重复数次得白色 固体，在红外灯下干燥得白色粉末２，产率 ８０．３％；１Ｈ ＮＭＲ ６：４．２１—４．２４（ｄ，Ｊ＝１２ Ｈｚ， ８Ｈ，ＯＣＨ２）；ＩＲ ｐ：１ ３０６（Ｐ＝０），１ ０２４（Ｐ—Ｏ— Ｃ），８５８［Ｐ（ＯＣＨ２）Ｃ］，５５０（Ｐ—Ｃ１）ｃｍ～。
２．４残炭形貌分析 ＰＥＴ和ＰＥＴ，１燃烧炭层的ＳＥＭ照片如图３
所示。由图３可见，ＰＥＴ燃烧留下的残炭物质表 面较为光滑：ＰＥＴ．１燃烧后残炭物质表面有很多 小的突起，并伴有一些洞穴，这是由于ＰＥＴ和１ 分解释放出的挥发性物质突破表面所致，这些膨 胀泡沫炭层一方面可以阻止ＰＥＴ降解，另一方面 泡沫层还可以阻止热源向纤维素传递并隔绝氧气 源，从而可有效地阻止火焰蔓延，这也证实了所合 成的１是膨胀型阻燃剂。
坐Ｐ塑·ｃ吣１／Ｐ＼八ｏ～厂吣％∥１
Ｈｎ厂、ｏＨ
Ｌ、／ｏＨ 吣／ｏ弋广ｏ＼／ｏｏ八（跫
Ｆ１型热重一差热连用热分析仪（室温一７００℃，升 温速度２０℃·ｍｉｎ～，空气流速２０ ｍＬ·ｒａｉｎ叫）； ＪＳＭ－５６００ＬＶ型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）。
着色涤纶（２２０ ｇ·ｍ’２）；三氯氧磷，分析纯， 阿拉丁上海试剂公司，使用前新蒸；季戊四醇（化 学纯），三乙醇胺（分析纯），二氯甲烷（分析纯）， 上海国药试剂集团；二甲苯（分析纯），上海凌峰 化学试剂有限公司。
ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｏｆ １．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ；ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ；ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｒｅｓｉｄｕｅ ｃａｒｂｏｎ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
除了无机阻燃剂外，用于涤纶阻燃的阻燃剂 大致分为卤系和磷系两大类…。卤系阻燃剂在 生产和使用过程中会对环境产生污染、腐蚀，使其 应用受到了一定的限制。而磷系阻燃剂在涤纶阻 燃中占有越来越重要的席位口《ｏ。磷系阻燃剂以 其特有的固相成炭和质量保留机理及部分气相阻 燃机理，在阻燃过程中不仅能降低材料的热释放 速率，提高阻燃效果，还克服了卤系阻燃剂燃烧时 易放出刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，以及大量
３结论
本文以多元醇为原料合成了新型膨胀阻燃 剂，ＤＴＡ－ＴＧ分析表明，阻燃剂自身具有很好的耐 热性和成炭性。经阻燃剂整理后的涤纶织物的高 温热稳定性得到提高，其热分解温度范围加宽，残 炭量及残炭稳定性得到提高。通过ＳＥＭ对整理 织物残炭进行形貌分析，证实新合成的阻燃剂属 膨胀型阻燃剂。
参考文献
［１］蒋春兰，余杨．耐久阻燃剂ＦＲＣ．１在纯涤纶织物上
４０．６％。
２．３ １在涤纶中的应用 纯涤纶织物（ＰＥＴ）和阻燃涤纶织物（ＰＥＴ－１，
１附着量１５．７％）在２５℃一７００℃的热失重变化 见图２。由图２可知，ＰＥＴ的起始分解温度为 ４１５．４℃，ＰＥＴ—ｌ的起始分解温度为３９４．９℃。 这说明ｌ的引入降低了ＰＥＴ分解初期的热稳定 性。其原因是由于１中的Ｐ—Ｃ和Ｐ—Ｏ键能较 低，在受热过程中很容易断裂，１先于ＰＥＴ分解，
（２）１的合成 在四口烧瓶中加入２ ２９．７ ｇ（Ｏ．１ ｔ００１），三乙 醇胺１４．９ ｇ（ｏ．１ ｔ００１）和二甲苯２００ ｍＬ，氮气保 护，用ＮａＯＨ溶液吸收反应产生的ＨＣｌ气体，搅拌 下于１４０℃反应至基本无ＨＣｌ气体放出。用混合 溶剂［ｙ（苯酚）：Ｖ（四氯化碳）＝１：４］溶解后加 乙醚析出沉淀，过滤，滤饼干燥得白色粉末１，产 率７７．９％；１Ｈ ＮＭＲ ６：４．１２～４．１５（ｄ，．，＝１２．０ Ｈｚ，８Ｈ，ＯＣＨ２），３．９９～４．０３（ｔ，Ｊ＝１３．２ Ｈｚ， ２Ｈ，ＣＨ２），３．８２—３．８７（ｍ，４Ｈ，ＣＨ２），３．７５— ３．７８（ｔ，Ｊ＝１０．８ Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２），３．５９—３．６３（ｔ， Ｊ＝１３．６ Ｈｚ，ｌＨ，ｃＨ２），３．４５—３．４８（ｔ，Ｊ＝１３．２ Ｈｚ，ｌＨ，ＣＨ２），３．２９—３．３１（ｔ，Ｊ＝９．６ Ｈｚ，ｌＨ， ＣＨ２），３．２５（ｓ，ｌＨ，ＯＨ），３．１８—３．１９（ｔ，Ｊ＝ １０．４ Ｈｚ，１Ｈ，ＯＣＨ２）；ＩＲ ｌ，：３ ３００—３ ４００（ＯＨ），
万方数据
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丁佩佩等：新型膨胀阻燃剂的合成及其在涤纶织物中的应用
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ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ—ｒｅｐｏｒｔｓ，２００９，６３（３）：１００—１２５． ［４］ＮｇｕｙｅｎＣ，Ｋｉｍ Ｊ．Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｒｅｔｔｔｒ－
ｄａｎｃｉｅｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ—ｐｈｏｓｐｏｒｕｓ ｍｌ／ｎｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ ｂａｓｅｄ
本文设计并合成了新型的磷系膨胀型阻燃剂 （１）。氧氯化磷与季戊四醇反应制得双氯螺磷
收稿日期：２００９－０８—１６
基金项目：教育部重点资助项目（ｉ０９０６６）；上海市经委上海市引进技术的吸收与创新资助项目（ｏｚ．１１８） 作者简介：Ｔ佩佩（１９８４一），女，汉族，湖北荆州人，硕士研究生。主要从事阻燃剂的合成及性能的研究。 通讯联系人：蔡再生，博士生导师。Ｔｅｌ．０２１－６７７９２６０９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｓｈｅａｉ＠ｄｈｕ．ｅｄｕ．ｅｎ
摘要：氧氯化磷与季戊四醇反应制得双氯螺磷（２）；２与三乙醇胺反应合成了新聚合物１，其结构与性能经
１Ｈ ＮＭＲ，ＩＲ，Ｔｃ和ＳＥＭ表征。研究结果表明，１自身具有很好的成炭性，对涤纶织物具有很好的阻燃效果，
扩展了涤纶的分解温度范围；通过ＳＥＭ对经１整理的织物残炭形貌进行分析，证实Ｉ是膨胀型的阻燃剂。
关键词：膨胀型阻燃剂；涤纶；热稳定性；残炭；合成
２．２ １的热稳定性 １的ＴＧ曲线见图ｌ。由图１可知，１的分解
分为四个阶段，第一个阶段的峰值在２３７．３℃，这 可能是由于不稳定的Ｐ一０键断裂形成磷酸或多 聚磷酸而造成的¨６。；第二个阶段的峰值在３４９．９ ℃，这可能是随着温度的进一步升高，碳源开始脱 水形成残炭而造成；此后也有几个小的失重峰，可 能由于形成的残炭部分被氧化形成。从图ｌ还可 以看出，ｌ的成炭性很好，在７００℃下残炭量达到