季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽的合成及其應(yīng)用

李來丙

(湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 衡陽 421002)

季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽的合成及其應(yīng)用

李來丙

(湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 衡陽 421002)

用季戊四醇(PER)、磷酸和三聚氰胺為原料，以無水乙醇作為分散劑，通過兩步反應(yīng)合成了膨脹型阻燃劑季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽(PPMS)。研究了PER、磷酸和三聚氰胺物料配比、反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)反應(yīng)的影響，并用傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)合成的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并對(duì)比研究了合成產(chǎn)物與市售阻燃聚磷酸銨(APP)的阻燃效果。結(jié)果表明， PPMS的優(yōu)化合成條件為nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09(摩爾比，下同)、酯化溫度為100 ℃、酯化時(shí)間為1.5 h、成鹽溫度為80 ℃、成鹽時(shí)間為6 h； PPMS的膨脹度為25.5 cm3/g，殘?zhí)柯蕿?4.3 %；PPMS阻燃聚氨酯彈性體(TPU)時(shí)MTPU∶MPPMS(質(zhì)量比，下同)>100∶30，阻燃級(jí)別達(dá)到UL 94 V-0級(jí)，點(diǎn)燃時(shí)間長(zhǎng)，自熄時(shí)間短，成炭效果好，且阻燃效果優(yōu)于APP。

阻燃劑；季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽；膨脹度；殘?zhí)柯?/p>

0 前言

PPMS是一種集炭源、酸源和氣源三要素于一體的新型單分子膨脹型阻燃劑，具有熱穩(wěn)定性好、相容性好、耐光老化，不含鹵素等優(yōu)點(diǎn)[1-6]。當(dāng)含PPMS的材料受熱膨脹時(shí)，形成具有封閉結(jié)構(gòu)的多孔炭質(zhì)層，起到隔熱、隔氧作用，能中斷燃燒和鏈鎖反應(yīng)，同時(shí)具有抑煙作用，并防止產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象，是一種理想的磷、氮協(xié)效作用的磷系阻燃劑，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無鹵化的有效途徑，具有廣闊的發(fā)展前景[4-10]。

文獻(xiàn)報(bào)道的PPMS合成方法存在反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)率低、產(chǎn)生有害氣體以及產(chǎn)物的膨脹度不高等問題，大多采用三氯氧磷為酸源[11-15]，但三氯氧磷有高毒性，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備的危害性較大，三氯氧磷與多元醇酯化反應(yīng)放出大量腐蝕性的氯化氫，并且設(shè)備的損耗和廢氣處理也是不容忽視的問題。為此，已有文獻(xiàn)報(bào)道采用APP、磷酸為酸源制備磷酸多元醇酯及其衍生物，也有較好的阻燃效果[16-21]。

本文以PER、磷酸和三聚氰胺為原料，以無水乙醇作為分散劑，通過兩步反應(yīng)合成了膨脹型阻燃劑PPMS；研究了PER、磷酸和三聚氰胺物料配比，酯化反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)反應(yīng)的影響，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

三聚氰胺，化學(xué)純，沈陽市新興試劑廠；

PER，化學(xué)純，濮陽市鵬鑫化工有限公司；

磷酸，分析純，濟(jì)寧宏明化學(xué)試劑有限公司；

TPU，化學(xué)純，Elastollan 1185A，杭州普拉司塑化有限公司；

APP，工業(yè)品，山東昶盛阻燃新材料有限公司；

無水乙醇，分析純，深圳市奧斯朗科技有限公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

集熱式磁力加熱攪拌器,DF-ⅡI，江蘇省金壇市杰瑞爾電器有限公司；

循環(huán)水式真空泵,SH2-D(Ⅲ),上海書培實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)，Nicolet 6700，賽默飛世爾科技公司；

極限氧指數(shù)儀，HC-2，江寧儀器廠；

垂直燃燒儀，CZF-2，上海麗馳計(jì)量?jī)x器有限公司；

恒溫干燥箱，DHG-9149A，上海善志儀器設(shè)備有限公司；

擠壓機(jī)，880T，無錫市萬俊紡織機(jī)械有限公司；

轉(zhuǎn)矩流變儀，Brabender，德國(guó)Brabender公司；

膨脹管，M5x30，石家莊偉天科學(xué)儀器設(shè)備有限公司。

1.3 樣品制備

阻燃劑PPMS的合成：在圓底燒瓶中放入1.36 g PER，加入1.96～3.92 g磷酸，在磁力加熱攪拌器蒸餾攪拌，酯化溫度為80～120 ℃，保溫0.5～2.5 h，得到透明淡黃色黏稠狀液體(中間產(chǎn)物)； 在另一圓底燒瓶中加入12 mL乙醇和1.17～1.64 g三聚氰胺，充分?jǐn)嚢?.5 h左右；將中間產(chǎn)物倒入裝有乙醇分散劑的三聚氰胺液體中，鹽化溫度為60～100 ℃，回流攪拌1～8 h，得到PPMS白色乳濁液；趁熱抽濾(回收利用濾液乙醇)，將抽濾產(chǎn)物在80 ℃下干燥6 h，最終得到PPMS；

阻燃TPU的制備：分別按TPU/PPMS(或APP)質(zhì)量比為100∶25、100∶30、100∶35的配比稱量各物料，人工攪拌；利用轉(zhuǎn)矩流變儀將PPMS與TPU共混均勻，其中固定TPU的質(zhì)量為100 g，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r/min，混合物在恒溫干燥箱中110 ℃下烘干6 h，使TPU中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.0003 %。在100 ℃下固化20 h成條形，在145 ℃和42 kPa條件下壓制10 min，并維持冷卻到室溫，再對(duì)樣品進(jìn)行阻燃性能測(cè)試。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

FTIR分析：用干凈的藥匙取1 mg的干燥產(chǎn)物，放入瑪瑙研缽中，再加入100 mg溴化鉀，研磨3～5 min，混合均勻，放入壓片夾里，采用壓片法制備樣品，用FTIR進(jìn)行表征；掃描波數(shù)范圍為4000～400 cm-1，掃描次數(shù)為256次，分辨率為8 cm-1；

殘?zhí)柯蕼y(cè)定：準(zhǔn)確稱取約1.0 g合成產(chǎn)物倒入坩堝中，置于500 ℃的馬弗爐中30 min，取出降溫后，稱其質(zhì)量，計(jì)算其殘?zhí)柯剩?/p>

膨脹度測(cè)定：稱量約1.0 g合成產(chǎn)物于膨脹度測(cè)定管中，加入25 mL去離子水，將塞子塞緊，充分搖蕩,靜置4 h，讀取產(chǎn)物的體積，再靜置1 h，讀數(shù)，至連續(xù)2次讀數(shù)之差不超過0.1 mL，即得膨脹度；

極限氧指數(shù)按GB/T 2406.2—2009測(cè)試，樣品尺寸為140 mm×6.5 mm×3 mm；

UL 94垂直燃燒性能按GB/T 2408—2008 測(cè)試，樣品尺寸為140 mm×6.5 mm×3 mm。

2 結(jié)果與討論

2.1 FTIR分析

圖1 PPMS的FTIR譜圖Fig.1 FTIR spectra of pentaerythritol phosphate melamine salt

從圖1可以看出，在3071.73 cm-1處為氨基N—H鍵的伸縮振動(dòng)峰，1292.65 cm-1處為P=O鍵的伸縮振動(dòng)峰，1686.38 cm-1處為N=C的伸縮振動(dòng)峰，1127.82 cm-1處為P—O—CH2鍵的伸縮振動(dòng)峰，934.53 cm-1處為雙環(huán)P—O—C鍵的伸縮振動(dòng)峰。從合成產(chǎn)物中具有氨基N—H鍵、P=O鍵、N=C、P—O—CH2、雙環(huán)P—O—C鍵，可以推斷其中含有PPMS。

2.2 反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂鹊挠绊?/p>

2.2.1 物料用量的影響

保持三聚氰胺和PER用量不變，改變磷酸用量，在相同的反應(yīng)溫度和時(shí)間下，測(cè)試合成產(chǎn)物的殘?zhí)柯屎团蛎浂?，結(jié)果如表1所示?？梢钥闯觯S著磷酸用量的增加，殘?zhí)柯屎团蛎浂瘸氏仍龃蠛鬁p小的趨勢(shì)，當(dāng)nPER∶n磷酸=1∶3時(shí)，殘?zhí)柯屎团蛎浂茸畲蟆＿@是因?yàn)榱姿嵊昧吭龃?，酯化產(chǎn)物增多，導(dǎo)致殘?zhí)柯屎团蛎浂仍龃?；?dāng)加入磷酸較少時(shí)，酯化反應(yīng)進(jìn)行不完全；加入磷酸的量較多時(shí)，酯化產(chǎn)物又會(huì)發(fā)生水解，且不利于成鹽反應(yīng)。因此，選擇PER與磷酸的配比為1∶3。

表1 磷酸對(duì)產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂鹊挠绊慣ab.1 Influence of phosphoric acid on residual carbon ratio and swelling of the final products

保持nPER∶n磷酸=1∶3、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間不變，改變?nèi)矍璋返挠昧?，測(cè)試產(chǎn)物的殘?zhí)柯屎团蛎浂?，結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?，隨著三聚氰胺用量增大，殘?zhí)柯屎团蛎浂瘸氏仍龃蠛鬁p小的趨勢(shì)，在nPER∶n三聚氰胺=1∶1.09時(shí)達(dá)到最高值。這是因?yàn)槿矍璋泛苋菀着c未反應(yīng)完的磷酸發(fā)生反應(yīng)，消耗酯化產(chǎn)物中多余的磷酸，提高產(chǎn)品純度。但三聚氰胺的量也不能太多，否則會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)物的消耗，故選擇nPER∶n三聚氰胺=1∶1.09較好。

表2 三聚氰胺對(duì)產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂鹊挠绊慣ab.2 Influence of melamine on residual carbon ratio and swelling of the products

2.2.2 酯化時(shí)間的影響

保持nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09、乙醇12 mL、酯化溫度為100 ℃、成鹽時(shí)間為6 h、成鹽溫度為80 ℃等條件不變，不同酯化時(shí)間下測(cè)得產(chǎn)物的殘?zhí)柯屎团蛎浂热绫?所示，酯化時(shí)間較短時(shí)，膨脹度和殘?zhí)柯时容^低；這可能是因?yàn)槲锪现g沒有完全反應(yīng)，導(dǎo)致合成產(chǎn)物不多。若酯化時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，殘?zhí)柯屎团蛎浂韧瑯右步档?，這是因?yàn)槲捶磻?yīng)完的磷酸將繼續(xù)與三聚氰胺發(fā)生反應(yīng)，生成副產(chǎn)物。因此酯化時(shí)間可選擇1.5 h。

表3 酯化時(shí)間對(duì)產(chǎn)物的殘?zhí)柯屎团蛎浂扔绊慣ab.3 Influence of esterification time on residual carbon ratio and swelling of the final products

2.2.3 酯化溫度的影響

設(shè)定nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09、乙醇12 mL、酯化時(shí)間1.5 h、成鹽時(shí)間6 h、成鹽溫度80 ℃，在不同酯化溫度下合成。當(dāng)溫度從90 ℃升至100 ℃時(shí)，合成產(chǎn)物由白色稠狀液體(有白色顆粒)變化成黏稠狀棕黃色液體，并隨著溫度繼續(xù)升高，顏色加深。這主要是由于該酯化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度可加快反應(yīng)速率，使酯化反應(yīng)進(jìn)行完全，而且更有利于反應(yīng)生成的水的排出。但當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，酯化產(chǎn)物磷酸酯會(huì)發(fā)生部分炭化，使顏色加深，降低了產(chǎn)物產(chǎn)量。

通過對(duì)最終產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂鹊臏y(cè)試，結(jié)果如表4所示?？梢钥闯觯セ瘻囟容^低時(shí)，殘?zhí)柯屎团蛎浂容^低，表明生成的合成產(chǎn)物較少。當(dāng)酯化溫度升高時(shí)，反應(yīng)速率加快，并且還加快了產(chǎn)物水的揮發(fā)，使反應(yīng)向著不斷生成產(chǎn)物的方向的進(jìn)行。但當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，酯化產(chǎn)物在磷酸存在下水解加快，使反應(yīng)向反應(yīng)物方向進(jìn)行，影響酯化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，最終影響PPMS的生成。綜合以上兩點(diǎn)，選擇反應(yīng)溫度為100 ℃。

表4 酯化溫度對(duì)產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂扔绊慣ab.4 Influence of esterification temperature on residual carbon ratio and swelling of the final products

2.2.4 成鹽溫度對(duì)產(chǎn)物的影響

設(shè)定nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09，酯化時(shí)間為1.5 h，酯化溫度為100 ℃，成鹽時(shí)間為6 h，在不同溫度下合成產(chǎn)物，觀察最終產(chǎn)物的性狀。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，成鹽溫度在80 ℃以上時(shí)，產(chǎn)物的顏色由白色變?yōu)辄S色最后變?yōu)樽攸S色，原因有可能是溫度過高引起部分產(chǎn)物氧化。從表5可以看出，最終產(chǎn)物的膨脹度和殘?zhí)柯孰S成鹽溫度的升高呈先增加后減小的趨勢(shì)變化，80 ℃時(shí)膨脹度和殘?zhí)柯首罡?，原因可能是較低的溫度會(huì)使成鹽反應(yīng)速率較慢，成鹽不徹底；而在過高成鹽溫度下會(huì)造成部分產(chǎn)物氧化。因此，選擇成鹽溫度為80 ℃。

表5 成鹽溫度對(duì)產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂鹊挠绊慣ab.5 Influence of temperature of salt reaction on residual carbon ratio and swelling of the final prudcts

2.2.5 成鹽時(shí)間對(duì)產(chǎn)物的影響

設(shè)定nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09，酯化時(shí)間為1.5 h，酯化溫度為100 ℃，成鹽溫度為80 ℃，在不同成鹽時(shí)間內(nèi)進(jìn)行合成反應(yīng)，測(cè)試最終產(chǎn)物的殘?zhí)柯屎团蛎浂?，從?中可以看出，隨著成鹽時(shí)間的增加，最終產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂瘸氏仍龃蠛鬁p小的趨勢(shì)。成鹽時(shí)間較短時(shí)，成鹽不完全，而成鹽時(shí)間過長(zhǎng)，產(chǎn)物氧化比較嚴(yán)重，產(chǎn)品雜質(zhì)過多，殘?zhí)柯屎团蛎浂认陆?，因此選擇合適的成鹽時(shí)間為6 h。

2.3 PPMS的阻燃應(yīng)用

為了考察合成PPMS的阻燃效果，選用市售APP分別用于阻燃TPU對(duì)TPU/PPMS和TPU/APP的極限氧指數(shù)和垂直燃燒性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如表7所示。TPU彈性體中阻燃劑PPMS的用量為30 %以上時(shí)，對(duì)TPU阻燃級(jí)別達(dá)到了UL 94 V-0級(jí)，點(diǎn)燃時(shí)間長(zhǎng)，自熄時(shí)間短，成炭效果好。阻燃劑APP用量為35 %時(shí)，對(duì)TPU阻燃級(jí)別達(dá)到 UL 94 V-1級(jí)，點(diǎn)燃時(shí)間較長(zhǎng)，自熄時(shí)間較短，成炭效果較好。由此可知，阻燃劑PPMS的阻燃效果優(yōu)于APP。

表6 成鹽時(shí)間對(duì)產(chǎn)物殘?zhí)柯屎团蛎浂鹊挠绊慣ab.6 Influence of time of salt reaction on residual carbon ratio and swelling of the final prudcts

表7 PPMS和APP對(duì)TPU彈性體阻燃性能的影響Tab.7 Effect of PPMS and APP on flame retardancy of TPU elastomer

3 結(jié)論

(1)選用了磷酸、PER、三聚氰胺為合成原料，以乙醇為分散介質(zhì)通過兩步法成功合成了PPMS；

(2)測(cè)試了產(chǎn)物的殘?zhí)柯屎团蛎浂?，間接反映出合成產(chǎn)物的產(chǎn)率，優(yōu)化了反應(yīng)條件，確定nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09，酯化溫度100 ℃，酯化時(shí)間1.5 h，成鹽溫度80 ℃，成鹽時(shí)間6 h，在此條件下，合成出的PPMS的膨脹度為25.5 cm3/g，殘?zhí)柯蕿?4.3 %；

(3)阻燃劑PPMS的用量為30 %以上時(shí)，對(duì)TPU阻燃級(jí)別達(dá)到 UL 94 V-0 級(jí)，點(diǎn)燃時(shí)間長(zhǎng)，自熄時(shí)間短，成炭效果好，阻燃效果優(yōu)于APP。

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索爾維Udel?P-1700 PSU助MTTS公司成功研制高性價(jià)比的Bubble CPAP集成化呼吸機(jī)

全球領(lǐng)先的特種聚合物供應(yīng)商索爾維于CHINAPLAS2017期間宣布，其具備生物兼容性的Udel?P-1700聚砜(PSU)幫助越南河內(nèi)的MTTS有限公司成功研制Dolphin Bubble CPAP呼吸機(jī)，實(shí)現(xiàn)最新呼吸護(hù)理技術(shù)和高性價(jià)比的價(jià)值統(tǒng)一。持續(xù)正壓氣道通氣(CPAP)治療可提供持續(xù)性的開放氣道，幫助能自主呼吸但往往呼吸不充分的早產(chǎn)兒和低出生體重新生兒。索爾維Udel?PSU可用作一次性聚合物部件的可消毒替代品，用于制造MTTS呼吸機(jī)的兩個(gè)注射成型部件：加濕器外殼和CPAP系統(tǒng)的呼氣末正壓(PEEP)腔體。Dolphin Bubble CPAP呼吸機(jī)將呼氣管的末端浸入水中來保持呼吸回路的氣壓，當(dāng)氣流通過系統(tǒng)時(shí)，呼吸機(jī)就會(huì)“冒泡”，以釋放多余氣壓。在英國(guó)倫敦生物醫(yī)藥研究慈善機(jī)構(gòu)惠康信托基金的資助下，MTTS公司得以開發(fā)出這一舒適、可靠、易用的呼吸機(jī)。該呼吸機(jī)將氣體混合器、加濕器、PEEP腔體、空氣壓縮機(jī)和脈搏氧飽和度計(jì)等部件集成在一個(gè)緊湊的機(jī)器里，PEEP腔體主要通過增加功能余氣量來提高充氧能力，并有助于改善肺順應(yīng)性和減少呼吸量，該產(chǎn)品已在去年在歐洲獲得CE 認(rèn)證。

?？松梨谂c贏泰達(dá)成戰(zhàn)略合作 攜手助推中國(guó)塑料加工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

2017年5月16日，在第31屆中國(guó)國(guó)際塑料橡膠工業(yè)展覽會(huì)期間，?？松梨?中國(guó))投資有限公司與恩格爾注塑機(jī)械(常州)有限公司共同簽署戰(zhàn)略協(xié)議，?？松梨谂c恩格爾旗下贏泰品牌正式結(jié)為戰(zhàn)略合作伙伴。恩格爾注塑機(jī)械(常州)有限公司銷售及售后服務(wù)總裁馮驍先生和?？松梨?中國(guó))投資有限公司副總經(jīng)理黃衛(wèi)防先生蒞臨簽約儀式現(xiàn)場(chǎng)，就雙方未來的合作進(jìn)行了深入交流。

恩格爾注塑機(jī)械(常州)有限公司作為恩格爾集團(tuán)全資子公司，出產(chǎn)的贏泰品牌是服務(wù)于中國(guó)及海外新興市場(chǎng)的新創(chuàng)品牌，專注于為大批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的廠商提供高品質(zhì)、可靠耐用的注塑機(jī)。根據(jù)協(xié)議，?？松梨趯y手贏泰，為塑機(jī)終端用戶提供全面的潤(rùn)滑解決方案，助力高產(chǎn)量塑料加工廠商實(shí)現(xiàn)降本增效，節(jié)能減排，同時(shí)進(jìn)一步提升加工穩(wěn)定性和產(chǎn)品品質(zhì)。此外，雙方將在品牌合作、市場(chǎng)開發(fā)和市場(chǎng)資源支持、潤(rùn)滑油技術(shù)交流、潤(rùn)滑油產(chǎn)品供應(yīng)和服務(wù)等方面共同建立長(zhǎng)期穩(wěn)定、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

贏泰的銷售及售后服務(wù)總裁馮驍先生在簽約儀式上表示：“依托于恩格爾的集團(tuán)優(yōu)勢(shì)，贏泰堅(jiān)持以高品質(zhì)的產(chǎn)品和可信賴的服務(wù)為宗旨，不遺余力地打造高效穩(wěn)定的注塑設(shè)備和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的服務(wù)理念。此次與?？松梨诮Y(jié)為戰(zhàn)略合作伙伴，希望雙方能夠攜手共進(jìn)，互惠互利，助推中國(guó)塑料加工行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。”

“在‘工業(yè)4.0’和‘中國(guó)制造2025’的大背景下，如何滿足用戶對(duì)于高品質(zhì)塑料制品的需求是對(duì)塑料加工企業(yè)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?！卑？松梨?中國(guó))投資有限公司副總經(jīng)理黃衛(wèi)防先生說道，“擁有超過150年的潤(rùn)滑管理經(jīng)驗(yàn)，?？松梨诓粌H為合作伙伴提供全面的潤(rùn)滑產(chǎn)品和專業(yè)的服務(wù)，更能充分認(rèn)識(shí)到合作伙伴所面臨的各種需求和挑戰(zhàn)。此次埃克森美孚與贏泰簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，共同幫助塑料加工企業(yè)降本增效，不斷提升自身生產(chǎn)力，讓終端用戶生意更順心?！?/p>

Synthesis and Characterizations of Pentaerythritol Phosphate Melamine Salt

LI Laibing

(School of Materials and Chemistry Engineering, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002, China)

Pentaerythritol phosphate melamine salt (PPMS) as an expansion-type flame retardant was synthesized through a two-step pathway by using pentaerythritol, melamine and phosphoric acid as raw materials, and its chemical structure was characterized byFourier-transform infrared spectroscopy. The effects of raw material ratio, the time and temperatures for esterification and salt-forming reactions on the molecular structure of the product were investigated. The results indicated that the optimum synthetic condition was determined as a molar ratio of pentaerythritol/phosphoric acid/melamine at 1∶3∶1.09, an esterification temperature of 100 ℃, a reaction time of 1.5 h, a salt-forming temperature of 80 ℃, and a salt-forming reaction time of 6 h. The resultant PPMS achieved an expansion degree of 25.5 cm3/g and a char yield of 54.3 % while being synthesized at such an optimum condition.

flame retardant; pentaerythritol phosphate melamine salt; expansion degree; char yield

2017-03-08

TQ323.4

B

1001-9278(2017)06-0105-06

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.018

湖南省重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科(湘教發(fā) [2011]76號(hào))；湖南省自然科學(xué)基金(2017JJ2063)；2016年湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(16A053)；2016年衡陽市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016KS40)

聯(lián)系人，419563410@qq.com