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膦酸酯阻燃剂是有机磷系阻燃剂的重要品种,具有无卤、高效、低毒、低烟、环保等优良性能,符合当今阻燃剂新品种发展潮流。本文合成研究了一种新型的双螺环膦酸酯阻燃剂:3,9-二甲基-3,9-二氧代-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂二螺[5.5]十一烷(DMDP),探讨了合成反应的影响因素,如:溶剂、催化剂、反应温度、反应时间及反应物配比等;同时,采用气相色谱—质谱对反应过程中的馏分进行了分析,研究反应速率变化过程。采用元素分析、FTIR、~1H-NMR、TG等对其结构和热稳定性等进行了表征。研究结果表明:合成反应最佳反应温度在150℃～170℃,此时反应速率快,副反应少;合成的DMDP在260℃失重率小于2%,具有较高的热稳定性。将合成的DMDP阻燃剂与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)等助剂复配后用于TPEE的阻燃,同时与PEPA、含溴阻燃剂阻燃TPEE作了对比试验。制备的阻燃TPEE(FR-TPEE)经过拉伸仪、氧指数仪、垂直点燃、热重仪等测试,结果表明,垂直点燃试验级别达到了FV-1级,同时阻燃材料的拉伸强度、屈服强度保留率仍较高,DMDP与MCA复配体系的阻燃效果最好。通过优化DMDP与MCA的复配体系,找到了两者的最佳配比,当DMDP与MCA配比为3:2,添加量为15%时,FR-TPEE的氧指数达到了34.2%,拉伸强度为15.45MPa,屈服强度为14.02MPa。采用热分析仪和裂解—气相色谱—质谱仪等手段,初步探讨了DMDP阻燃TPEE的热氧降解过程和阻燃机制。TG结果表明:阻燃材料600℃的质量残留率为10.60%,而未阻燃TPEE的质量残留率只有4.12%,说明DMDP有促进成炭的作用,而阻燃剂的加入使材料的初始分解温度降低,这是由于DMDP先于TPEE热分解,并促进阻燃材料在燃烧初期表面形成炭层,从而起到隔绝空气和热量传递的作用,阻止或延缓了TPEE的进一步热降解,从而发挥了较好的阻燃作用。阻燃材料的裂解—气相色谱—质谱结果也验证了膦酸酯阻燃剂的促进成炭作用。为了研究DMDP对TPEE热性能的影响,测得了阻燃TPEE空气气氛下非等温热重(TG)数据,利用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa两种动力学方法,求得了TPEE和阻燃TPEE的热氧降解反应活化能Ea,分别为202.88kJ/mol,197.45kJ/mol(Kissinger法),说明DMDP对TPEE热降解反应活化能影响较小,DMDP阻燃TPEE仍然具有较好的热稳定性。