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无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标之一，磷酸酯类阻燃剂正符合这一发展趋势。磷螺环阻燃剂多由季戊四醇和磷化合物反应制得。本文在参考国内外文献的基础上，合成了螺环状类膦(磷)酸酯，并将其应用于环氧树脂的阻燃，取得了较好的结果。
1.以季戊四醇、三氯化磷和丙酮为原料合成了3，9-二(2-羟基－2－丙基)－2，4，8，10－四氧代-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷-3，9－二氧。结果表明，当n(PCl3)：n(PEL)：n(丙酮)=2.4:1:4.4，反应温度分别为90℃和42℃，反应时间11.5h得收率72.6％。IR和1H-NMR对产物进行了结构表征，并用乙酸乙酯作溶剂培养出该化合物的单晶，通过X-射线单晶衍射法确定了该化合物的单晶结构。其晶体为斜方晶系、Pca21空间群，晶胞参数为：α=7.5500(15)A，b=10.539(2)A，c=21.068(4)A；α=86.28(3)°，β=82.40(3)°，γ=77.11(3)°，V=1618.7(3)A3，Z=2，F(000)=748，最终结构偏差因子为：R1=0.0689，wR2=0.1907。
2.采用醇解法制得中间体氢化螺环膦酸酯3，9-氢-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷-3，9-二氧。本文对合成工艺进行了改进，加快了反应速度，提高了反应收率。结果表明：n(PEL)：n(FA)=1:2.2、反应温度32℃、反应时间3.5h时，产率97.2％。
以氢化螺环瞵酸酯为原料在催化剂作用下与丙烯酸乙酯合成其衍生物含螺环结构的3，9-二(N，N-二乙基胺)-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷-3，9-二氧。结果表明：当n(丙烯酸乙酯)：n(HSPDC)=2.0:1，回流6h得目标产物，收率：61.7％，熔点：134～136℃。
3.以季戊四醇、三氯氧磷和二乙胺为原料合成了一种含氮、磷的阻燃剂3，9-二(N，N-二乙氨基)-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷-3，9-二氧。结果表明，当n(PEL)：n(POCl3)=5.0:1，n(SPDPC)：n(二乙胺)=1:4.5，反应温度与反应时间分别为100～110℃下反应9h。回流4-5h时，得率50.5％。用水对粗产品进行重结晶，熔点：170-172℃。同时用水做溶剂培养得到单晶。通过X-射线单晶衍射法确定了确定了该化合物的单晶结构。其晶体属于斜方晶系、Pbca空间群，晶胞参数为α=14.794(3)A，b=10.499(2)A，c=26.824(5)A；α=90°，β=90°，γ=90°，Z=8，F(000)=1744。最终结构偏差因子为：R=0.0752，wR=0.1394。
将合成的三种化合物分别应用于环氧树脂中，进行水平燃烧性能的测定，研究了FR的配比与阻燃性的关系。采用TG-DSC分析法研究了阻燃剂的热性能，对FR的热失重行为与阻燃效果的关系进行了研究。采用胶粘剂拉伸剪切强度测定方法测定阻燃剂应用于环氧树脂的剪切性能。
结果表明：三种FR对环氧树脂具有较好的阻燃性，其中FR-Ⅰ的阻燃效果优于后两者。