季戊四醇因其含碳量高(44.1%),因而在复配阻燃体系中常被用来作为成炭剂使用,同时由于季戊四醇含有四个活性羟基,因而也常被用来作为反应中间体来合成其它大分子阻燃剂,其在阻燃剂合成领域中具有广泛的发展前景。本课题以季戊四醇为原料,通过新工艺、新路线设计合成了两种以季戊四醇为基体的阻燃剂:三溴新戊醇(TBNPA)和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)。其中TBNPA是将三溴化磷与季戊四醇通过亲核取代反应生成三溴新戊醇的酯化物,再将三溴新戊醇与甲醇进行酯交换反应以得到TBNPA,该合成方法产率高达95%,同时该技术在山东潍坊优博化学品有限公司进行了中间试验,中试产率为95%以上,目前正在进行工业生产设计中。同时运用红外光谱分析(FTIR)、元素分析(EA)、核磁共振分析(1H-NMR和13C-NMR)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TG)等对TBNPA的结构和热性能进行表征和测试。在酯交换反应催化剂无水AlCl3的作用下,季戊四醇和甲基膦酸二甲酯通过酯交换反应合成出DMDP,并运用FTIR、气相色谱-质谱(GC-MS)和TG分别对其结构、组成和热性能进行了测试。测试结果表明产物中含有DMDP和其它副产物,dmdp含量为37%左右。原因是酯交换反应本来就很复杂,不可避免的在合成过程中就会生成各种副产物。课题研究中还就tbnpa的一种重要衍生物,三(2,2-二溴甲基-3-溴丙基)磷酸酯(ttbnp)对高密度聚乙烯(hdpe)的阻燃性能的影响做了初步评价。将ttbnp和三氧化二锑(sb2o3)复配用于hdpe,并与十溴二苯乙烷(dbdpe)阻燃hdpe体系对比。同时研究将dmdp、三聚氰胺次磷酸盐(mhp)和三聚氰胺氰尿酸盐(mca)复配用于阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)。通过垂直燃烧实验、极限氧指数测试(loi)和tg测试了各阻燃体系的加入对hdpe和eva阻燃性能的影响,通过摆锤冲击仪和万能材料试验机测试了阻燃剂的加入对hdpe和eva力学性能的影响。对hdpe阻燃体系的研究结果表明,极限氧指数(loi)随着阻燃剂含量的增加而增加,最高达到27.5%,并且只有当阻燃剂添加量超过20.8%时,hdpe阻燃体系(即4号样)才具有阻燃等级,为ul94v-2(loi为25.9%)。hdpe阻燃体系最佳阻燃等级仅为ul94v-2,这可能是由于溴系阻燃剂是在气相中起阻燃作用,因而不能促进成炭,因而在燃烧过程中会一直产生熔滴,同时熔滴引燃脱脂棉造成的。同时力学性能测试结果也验证了溴系阻燃剂对材料的力学性能影响较小,阻燃剂的加入对hdpe的拉伸强度和冲击强度几乎没有影响,并且阻燃hdpe断裂伸长率有所增加,且增加明显,最大增幅达到126%。对eva阻燃体系的测试结果表明,阻燃eva的loi是随着dmdp和mca含量增加而加增加的,最高为27.1%,其中只有6号样(dmdp含量为3wt%;MHP含量为9wt%;MCA含量为28wt%)的阻燃等级达到UL94 V-0,说明该阻燃体系在此比例下对EVA有较好的阻燃效果。力学性能测试结果表明,阻燃剂的加入对EVA的断裂伸长率和冲击强度影响不大,但对拉伸强度有一定影响。