磷杂菲类氧化物是一种具有高反应活性和高效气相阻燃作用的阻燃剂,目前已经得到了广泛的应用。乙酰二茂铁作为阻燃剂使用时具有抑烟和促进成炭的作用。为了提高阻燃剂的热稳定性和成炭作用,本成果利用乙酰二茂铁对磷杂菲氧化物进行改性,制备得到了一种新型磷铁复合阻燃剂。该新型阻燃剂具有良好的热稳定性,其初始分解温度可达389℃。其在聚酰胺66中体现出了气相阻燃、促进成炭和抑制发烟的三重作用。与纯聚酰胺66相比,添加10%质量分数的阻燃剂之后,可以使得PA66的极限氧指数由 23.9 %提高到 32.0 %。其峰值热释放速率、总热释放量、平均热释放速率和生烟总量分别降低了 34.8%、31.3%、29.7%和 11.5%。800℃炭残余率高达 53.6%,成炭性优异。
传统的卤系阻燃剂由于阻燃效率高、适用面广、性价比优势明显而得到广泛应用,然而多数含卤阻燃材料燃烧时存在多烟、有毒或腐蚀性气体放出等二次危害,对人身安全构成了严重威胁,因此欧盟已对卤系阻燃剂的应用做出了明确限制。而磷系阻燃剂以其高效、低毒、环保等优点,得到了国内外众多学者的广泛研究。
本成果合成的新型含铁磷系阻燃剂是一种具有高反应活性和高效气相阻燃作用的阻燃剂,其结构中含有P-H键,对烯烃、环氧键和羰基极具活性,可反应生成许多衍生物,可作为反应型和添加型阻燃剂,合成的阻燃剂无卤、无烟、无毒,不迁移,阻燃性能持久,可用于线性聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯等多种高分子材料的阻燃之中。
广泛应用于 PA66 的无卤的商品化阻燃剂为磷系阻燃剂,它们大多数是不可熔融的粉体;易团聚的阻燃剂粉体倾向于在树脂基体内形成大尺寸颗粒,针对熔融纺丝而言,容易造成喷丝板的堵塞。本成果所制备的新型磷铁阻燃剂具有可熔融、热稳定性高的特点,能够满足PA66 或其它高性能工程塑料的熔融加工温度条件。
新型含铁磷系阻燃剂是一种具有高反应活性和高效气相阻燃作用的阻燃剂,客服传统阻燃剂的不足。
倪秀元教授:安徽枞阳人。1993年毕业于华东理工大学化学工程专业,获博士学位;1993年至1996年,在成都科技大学高分子研究所做博士后;1996年元月进入复旦大学任教。2006年起任复旦大学高分子科学系教授;博士生导师。主持并完成国家自然科学基金、国际合作、省部级科研计划与企业委托开发项目,曾外聘为上海汽车工业总公司汽车工程研究院专家。
郭尚振:2013年本科毕业于青岛科技大学,2016年毕业于青岛科技大学材料学专业,获硕士学位,2021年毕业于复旦大学高分子科学系高分子物理与化学专业,获理学博士学位。
阻燃剂又名为难燃剂,耐火剂或防火剂,外文名Flame retardant。阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂,主要是针对高分子材料的阻燃设计的。目前阻燃材料的开发主要是通过在材料基体中添加阻燃剂来实现的,阻燃材料要求具有阻燃抑烟性、自熄性和抗滴落性。该项目是国家自然科学基金、国际合作、省部级科研计划与企业委托开发项目。磷系阻燃剂是市场销售最广、实用性最好的非卤系阻燃剂。磷系阻燃剂具有低毒、低烟、低卤甚至无卤的特性,并且效率高、用量少,在阻燃剂领域备受关注,尤其是在我国,有着更大的发展空间和潜力。