PDF《蓖麻油基含硅阻燃增塑剂的合成 及其在聚氯乙烯中的应用》

poly(vinyl chloride);

flame retardancy;

castor oil (CO);

epoxidation 随着经济的快速发展和环保要求的不断提高, 以可再生资源替代石油资源已成为主要趋势,如植 物油因其可再生性、成本低、环境污染少及可生物 降解[1-4] 等优势, 在涂料[5-7] 、 泡沫[8-9] 、 阻燃剂[10-11] 、增塑剂[12] 等方面得到了广泛应用. 增塑 剂是一种加到塑料、树脂或弹性体中以改变其加工 性、可塑性、柔韧性和拉伸性的重要添加剂. Jia 等[13-14] 研究了一种阻燃型的大豆油基含磷增塑 剂,并分析其热降解性能和阻燃机理. 蓖麻油是从 蓖麻籽中获得的黏性非干性油,为一种生物基增塑 剂,分子结构中含有较多可以转化的官能团,能够 发生环氧化、酸化、磺化、卤化、加成、酯化、皂化、裂化、水解等反应,生成不同品种的增塑剂[15] . 学者 们已经研究了多种蓖麻油基不饱和聚酯[16] 及增塑 剂[17-18] 等. 近年来,越来越多的学者致力于研究提高工程 塑料、纺织品、 环氧树脂等材料的阻燃防火功能[19-21] . 研究表明,从分子层面对增塑剂的结构 进行调整设计,合成阻燃增塑剂,与添加型阻燃剂 相比,可显著提高阻燃效率. Feng 等[22] 以蓖麻油 合成一种含氮植物油基阻燃增塑剂,采用气相色 谱?质谱联用等技术研究该增塑剂的组分,同时分 析了不同含量增塑剂对聚氯乙烯( PVC) 力学性 能、热稳定性及阻燃性的影响. 其中,硅基系阻燃 剂对环境友好,具有热稳定性好、无毒、防止滴漏等 优点[23] ,但有关含硅增塑剂的相关研究尚少. 笔者 以生物质资源蓖麻油为原料,研究了一种新型阻燃 剂型含硅增塑剂的合成路线,并采用红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT?IR)、核磁 共振氢谱(1 H NMR)对其结构进行了表征,通过热 重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)等技术研究了该 增塑剂在 PVC 中的增塑和阻燃性能.

1 材料与方法 1.1 试验材料 蓖麻油(化学纯)、30%双氧水(分析纯)、浓硫 酸、正己烷、吡啶、硬脂酸锌,南京化学试剂有限公 司;

KM?31 型PVC 树脂(聚合度

1 230~1 430;

挥发 份≤0.50%;

黏度

1 500 ~

6 500 mPa・s),韩国韩华 化学有限公司;

碳酸氢钠、三甲基氯硅烷( TMS) (分析纯),阿拉丁化工有限公司;

甲酸、无水硫酸 镁(分析纯),上海泰坦科技股份有限公司;

DF? 101S 型集热式恒温加热磁力搅拌器,南京嘉美伦 科学仪器有限公司. 邻苯二甲酸二辛酯( DOP), 上海阿拉丁化学试剂有限公司. 美国 Nicolet 公司 IS10 红外光谱分析仪,待测 样品提纯后涂于 KBr 单晶片上,进行 FT?IR 表征;

瑞典布鲁克公司 AV500 型核磁共振仪, 溶剂为 CDCl3 ,内标为四甲基硅烷,频率为

300 MHz;

德国 Netzsch 公司 TG209F1 热重分析仪:N2 氛,升温速率 为l0 ℃ / min,设定温度

50 ~

600 ℃;

日本日立公司 3400?1 型扫描电子显微镜;

德国 Haake 公司 Poly Lab 转矩流变仪;

德国 Haake 公司 MiniJet II 微量注 射成型机;

深圳新三思计量技术有限公司CMT4304 新三思万能试验机;

力学性能测试参照 GB / T 1040―2006《塑料 拉伸性能的测定》,每个 样条平行

5 次试验,取平均值;

美国 TA 公司 Q800 型动态热机械分析仪,样品尺寸为

80 mm*10 mm*

4 mm,频率为

1 Hz,升温速率为

3 ℃ / min,采用拉 伸模式在-60 ~

120 ℃ 条件下测试. 英国 FTT2000 型双分析柜式锥型量热仪,根据标准 ISO 5660?1 《热释放速率测试》测试阻燃性能,样品尺寸为