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摘 要

阻燃剂是阻止聚合物材料燃烧的添加剂，应用于易燃烧的聚合材料中。阻燃剂在降低火灾危险性方面起着重要作用，因此会在一些消费品中添加了阻燃剂。

在一些国家，有商业产品符合易燃性标准的指南，即技术公告117（美国）和内阁命令执行消防法（日本）。六溴环十二烷（HBCD）是一种溴化阻燃剂，被用作窗帘等纺织品的添加剂。经过对环境风险的审查和报告，HBCD被发现它的使用对环境有污染。这导致了对其制造和使用的短期禁令。于是这次实验对无卤阻燃剂进行研究。

以二乙烯三胺、丙烯酸甲酯为原料制备出树状聚合物PAMAM，然后利用六氯环三磷腈对PAMAM进行扩枝和交联反应，制备出含有N/P元素的阻燃剂，并对热性能进行表征。

关键词：氮磷协同阻燃剂 超枝结构 阻燃效果

The Study on the synthesis and application of nitrogen phosphorus synergistic flame retardant with hyperbranched polymer

Abstract

Flame retardant is an additive to prevent the combustion of polymer materials, which is used in the combustible polymer materials. Flame retardant plays an important role in reducing the fire risk, so it will be added to some consumer goods.

In some countries, there are guidelines for compliance of commercial products with flammability standards, i.e. technical bulletin 117 (United States) and cabinet order for enforcement of the Fire Protection Act (Japan). Hexabromocyclododecane is a brominated flame retardant used as an additive for curtains and other textiles. After reviewing and reporting on environmental risks, HBCD was found to be polluting the environment. This led to a short-term ban on its manufacture and use. So this experiment studied the halogen-free flame retardant.

The dendrimer PAMAM was prepared with diethylenetriamine and methyl acrylate as raw materials. Then, the flame retardant containing N / P element was prepared by the branching and cross-linking reaction of PAMAM with Hexachlorocyclotriphosphazene.

Key words: nitrogen phosphorus synergistic flame retardant; hyperbranched structure; Flame retardant effect

目录

具有超枝结构的氮磷协同阻燃剂的合成与应用研究 I

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1阻燃剂 1

1.1.1阻燃剂的概述 1

1.1.2阻燃剂的特点 1

1.1.3阻燃剂的分类 1

1.1.4阻燃剂的阻燃机理 2

1.2 氮磷阻燃剂的研究进展 4

1.2.1氮系阻燃剂 4

1.2.2磷系阻燃剂 5

1.2.3阻燃剂的研究进展 5

1.3本论文的研究背景 6

1.3.1协同阻燃剂发展 6

1.3.2协同阻燃剂应用 7

1.3.3本课题研究内容以及意义 8

第二章 实验部分 10

2.1药品和仪器 10

2.1.1 药品 10

2.1.2仪器与设备 10

2.2实验内容 10

2.2.1实验过程 10

2.3实验原理 12

2.4 对纺织品进行改性 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 测试阻燃效果 14

3.1.1垂直法测阻燃效果 14

3.1.2不同浓度测阻燃效果 15

3.2氮磷阻燃剂的阻燃机理 16

第四章结语与展望 17

4.1结语 17

4.2展望 17

参考文献 18

致谢 21

第一章 文献综述

1.1阻燃剂

1.1.1阻燃剂的概述

阻燃剂是一种可以组织天然或合成材料着火的合成物质，还可以抑制火焰的蔓延。市场上的阻燃剂很多，磷，溴，氯，锑，铝的有机和无机化合物是其中较为热门的。在全球火灾中，阻燃剂燃烧也会有缺点，就是会释放有害气体。 因此，在阻燃剂的研究开发中，阻燃和抑烟是必不可少的。

阻燃剂的阻燃机理较为复杂，可能会采取多种单一机理共同作用，其中较为认可大三种分别气相阻燃，凝聚相阻燃，中热断交换阻燃^[5]。阻燃剂的种类庞杂，大概分为两类，其一为有机，是以溴、磷为代表的阻燃剂；其二为无机，主要是锑、镁、铝，硅系等阻燃体系。到目前为止，EPSF最有效、最经济的阻燃剂是含卤素的阻燃剂。

阻燃剂换种说法，就是让容易燃烧的物质变得难以燃烧，主要是针对这个理念而设计的；随着技术的发展，现今高分子材料使用越来越广泛。但是这些材料有容易起火的缺点，所以就迫切需要解决其耐燃烧问题；于是，一些国家对此进行了应对措施，他们专注于研究并开发不同性能的阻燃剂，并陆陆续续取得成果。

1.1.2阻燃剂的特点

阻燃剂的添加有诸多好处。首先阻燃剂对聚合物有阻燃效果，其次它不会损害其很多性能。例如物理机械性能，热变形温度等。再其次它的阻燃效果需要持续很长时间，因为需要阻燃加工的物品都不是一次性使用的，因此阻燃效果不能在使用时消失。最后，阻燃剂一定具有低毒性甚至无毒性。

1.1.3阻燃剂的分类

表1-1 根据使用方法分类

表1-2 根据性质分类

1.1.4阻燃剂的阻燃机理

物体燃烧需要达到以下几点：达到着火点；具有燃烧气体；具有可燃物体。而阻燃剂就是是聚合物不能达到几点条件，从而达到阻燃的目的。

图1-3阻燃机理

1. 气相阻燃机理

阻燃剂在高温的情况下，一方面会分解并同时释放出能一直燃烧各种自由基，这会促进自由基相互结合，通过切断自由基的反应来实现阻燃，例如含磷阻燃剂，含卤阻燃剂；另一方面阻燃剂则通过受热分解产生水蒸汽或惰性气体稀释高分子材料表面热解产生的可燃性挥发物和氧气的浓度，同时水蒸气也会吸热降低材料温度，抑制燃烧；例如聚氰胺基聚合物、氢氧化镁（MH）^[35]等阻燃剂。

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