新型磷-氮有机金属阻燃剂的合成及其热稳定性

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(1)和二苯基氯化膦(2)为原料,经取代反应制得N-(二苯基膦基)-1,1-二苯基-N-［3-(三乙氧基甲硅烷)丙基］膦氮配体(3); 3与六水合氯化镍(4)反应合成了一种新型的磷-氮有机金属阻燃剂(5),其结构经¹H NMR, ³¹P NMR和FT-IR表征。研究了物料比［r=n(2) : n(1)］、溶剂、反应时间和反应温度对3收率的影响。结果表明：在最佳反应条件［二氯甲烷为溶剂,1 19 mmol, r=2.3,于25 ℃反应14 h］下,3收率89.5%。 TGA测试结果表明：5的初始分解温度为252 ℃, 700 ℃残炭为31.9%。     

新型无卤硅-氮成炭剂的合成及其热稳定性

以三聚氯氰和γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,经取代反应制得2-氯-4,6-二(3-三乙氧基硅烷-1-丙氨基)-1,3,5-三嗪(3); 3与二乙烯三胺(4)反应合成了一种新型的无卤高含硅量的成炭剂(5),其结构和性能经¹H NMR, FT-IR和TGA表征。考察了物料比、缚酸剂、反应时间、反应溶剂和反应温度对5收率的影响。实验结果表明:最佳反应条件为：甲苯为溶剂,三乙胺为缚酸剂, n(3): n(4)= 3.3 : 1,于100 ℃反应11 h,收率62.7%; 5的初始分解温度为197 ℃, 700 ℃时残炭为36.7%。     

合成E-10-羟基-2-癸烯酸的新方法

以1,8-辛二醇（1）为起始原料,经4步反应合成了（E）-10-羟基-2-癸烯酸,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和MS确证。考察了乙酰氯、缚酸剂种类及其用量［r=n（1）: n（乙酰氯）: n（缚酸剂）］对8-乙酰氧基-1-辛醇（2）收率的影响以及反应温度、三乙胺滴加温度、低温停留时间对8-乙酰氧基辛醛（3）收率的影响。结果表明：以三乙胺为缚酸剂,r=1.0 : 1.1 : 2.0时,2产率达78%;反应温度为-65 ℃、三乙胺滴加温度低于-50 ℃、低温反应3 h, 3产率达97%。     

新型三嗪类氮-硅成炭剂的合成及其热稳定性

以三聚氯氰(1)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(2)为原料,经亲核取代反应合成了一种新型三嗪类氮-硅成炭剂——2-氯-4,6-二(3-三乙氧基硅烷基-1-氨丙基)-1,3,5-三嗪(3),其结构和热性能经1H NMR,IR和TGA表征。考察了溶剂、缚酸剂、原料比和反应温度对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以丙酮为溶剂,Na2CO3为缚酸剂,1 10 mmol,n(2)∶n(1)=2.4,于50℃反应6 h,产率98.1%。3的初始分解温度为292℃,700℃时成炭率34.5%。     

四氢糠酸的拆分工艺改进

利用非对映异构体盐在溶剂中溶解度的不同,以(1S,2R)-1-氨基-2-茚醇(1)为手性拆分剂,拆分四氢糠酸［(RS)-THFA, (RS)-2］获得高光学纯的(S)-2,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HPLC确证。探究了不同溶剂量和投料比对拆分效果的影响。结果表明较佳拆分条件为：以4-甲基-2-戊酮(3)作溶剂,n［(RS)-2］: n(1)=2.2 : 1,一次拆分得91.7% ee (S)-2;再以n［91.7% ee (S)-2］: n(1)=6 : 5进行二次拆分得99.0% ee (S)-2。拆分剂的回收率提高至92.0%,同时对拆分母液中的非目标对映体成功地进行消旋化,回收率为89.0%,实现了四氢糠酸的循环拆分。     

2,4-二硝基苯磺酰胺的合成工艺改进

以2,4-二硝基苯胺为原料,依次经重氮化和磺化反应制得2,4-二硝基苯磺酰氯(3); 3与氨水反应合成了2,4-二硝基苯磺酰胺(4),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, EI-MS和元素分析确证。研究了反应时间,反应温度,溶剂,物料比{r［n(氨水):n(3)］}和加料次序对4收率的影响。结果表明：在最佳反应条件［THF为溶剂,氨水75 mmol, r=1.5,于10~30 ℃反应3 h］下合成4,收率91.3%。     

新型4-羟基香豆素烯醚衍生物的合成

氮气保护下,以4-羟基香豆素类化合物和2-丁炔酸酯类化合物为原料,1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)为催化剂,乙腈为溶剂,经Michael加成反应合成了11个新型4-羟基香豆素烯醚衍生物（3a~3k）,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, IR和HR-MS（ESI）表征,其构型经H-H NOESY谱确定为Z构型。考察了投料比r[n(2-丁炔酸乙酯,2a) : n(4-羟基香豆素,1a)］、溶剂、催化剂、反应温度和反应时间对3a收率的影响。结果表明：在最优条件［r=1.2,乙腈为溶剂,DBU作催化剂,于80 ℃回流反应18 h］下,3a收率最高（70%）。     

三氟甲磺酸铁催化新型1,3,5-三苯基苯类化合物的合成

以苯乙酮类化合物为原料,三氟甲磺酸铁［Fe(OTf)₃］为催化剂,经自身三聚缩合反应合成了18个1,3,5-三苯基苯类化合物(2a~2r),其中2o~2r为新化合物,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS（ESI）表征。研究了催化剂种类及其用量、溶剂、温度和反应时间对2a产率的影响。结果表明：在最佳反应条件［Fe(OTf)₃ 0.02 eq.,甲苯为溶剂,于100 ℃反应4 h］下,2a产率91%。     

新型单组分磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃性能

以氯化螺环磷酸酯(1)和对甲苯胺(2)为原料,经亲核取代反应合成了"三源"一体的新型单分子磷-氮膨胀型阻燃剂——季戊四醇螺环磷酰对甲苯胺(3),其结构经1H NMR和IR表征。考察了溶剂、原料配比、反应温度、反应时间和缚酸剂对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:乙腈为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10mmol,n(1)∶n(2)=1∶3,于80℃反应4 h,产率79.3%。阻燃性能研究结果表明,3的初始分解温度为220℃,500℃成炭率达43.3%。     

酸功能化离子液体催化合成2-叔丁基蒽醌

以N-甲基咪唑、吡啶、1,4-丁烷磺内酯、对甲苯磺酸及硫酸为主要原料,经两步反应合成了4种酸功能化离子液体［MIM-BS］［TsO］(IL1)、 ［MIM BS］［HSO₄］(IL2)、 ［PY-BS］［TsO］(IL3)和［PY-BS］［HSO₄］(IL4),其结构和性能经¹H NMR, IR和TGA表征。以［MIM-BS］［TsO］为催化剂,催化2-(4-叔丁基苯甲酰基)苯甲酸(BB酸)合成2-叔丁基蒽醌,并对反应条件进行了优化。结果表明：IL1 0.4 g,n(IL)/n(BB酸)=0.5,于120 ℃反应9 h, 2-叔丁基蒽醌产率最高达90%,离子液体循环使用5次后催化活性无明显降低。     

无卤阻燃丙烯腈共聚物的制备及性能

以K₂S₂O₈-NaHSO₃ 氧化还原体系为引发剂, 采用水相沉淀自由基聚合法合成丙烯腈(AN)-醋酸乙烯酯(VAc)无规共聚物[P(AN-co-VAc)], 然后在KOH水溶液中进行P(AN-co-VAc)中VAc单元的选择性水解, 再与磷酸和尿素进行磷酰化反应, 制备无卤阻燃丙烯腈共聚物. 用核磁共振氢谱(¹H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)对聚合物结构及热性能进行表征, 用凝胶渗透色谱(GPC)测定了P(AN-co-VAc)的分子量及其分布, 并利用FTIR和扫描电子显微镜(SEM)对无卤阻燃丙烯腈共聚物的炭残渣进行分析. 结果表明, VAc与AN发生共聚反应, 制得了P(AN-co-VAc), 随着KOH水溶液pH值的增大, P(AN-co-VAc)中VAc单元迅速水解; DSC分析结果表明, 随着共聚物中VAc单元含量的增大, 共聚物的环化放热分解峰值温度(T_p)增大, 当VAc单元的质量分数为25%时, T_p最大值高达328 ℃, 而阻燃丙烯腈共聚物的T_p高达340 ℃; TGA分析结果表明, 阻燃共聚物在800 ℃时的炭残渣量高达55%以上, 远高于P(AN-co-VAc)的41%, 具有良好的成炭性; 炭残渣的FTIR及SEM结果表明, 阻燃丙烯腈共聚物的阻燃属于凝聚相阻燃.     

三聚氰胺三聚硫氰酸盐的合成

以三聚氰胺和三聚硫氰酸为原料合成了一种新型含硫三聚氰胺基阻燃剂——三聚氰胺三聚硫氰酸盐(MSA),其结构和热性能经1H NMR,13C NMR,FT-IR,元素分析和TGA表征。确定了合成MSA的最优工艺条件为:去离子水为溶剂,三聚硫氰酸和三聚氰胺摩尔比为1∶1,反应时间为3 h。TGA分析表明:MSA失重5%时,温度为308.8℃,600℃时分解基本完全,残碳率为0.86%。     

阻燃剂二(5,5-二溴甲基-1,3,2-二氧六环磷酰)双酚A的合成

近年来,针对高分子材料易燃进行阻燃化处理,赋予其难燃性和抑烟性,对于有效阻止材料火灾事故发生和抑制火焰传播具有重要意义~([1-2]).磷、溴作为两类重要的阻燃元素,具有各自相应的阻燃机理,能够通过凝聚相和气相共同发挥阻燃作用,降低材料的燃烧性能.     

新型树状单分子磷-氮膨胀阻燃剂的合成及阻燃性能研究

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醚、新戊二醇以及三氯氧磷等为原料, 合成一种新型树状单分子磷-氮膨胀阻燃剂六(4-(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸酯基苯氧基))环三磷腈(Ⅵ). 标题化合物结构经IR、MS 及¹H NMR 证实. 热失重分析表明标题化合物具有较高的热稳定性和良好的成炭性, 氮气氛下的起始分解温度为270 ℃, 600 ℃时炭残余量达45.2%. 实验表明, 标题化合物对环氧树脂呈现出良好的阻燃效果.     

1,2,3-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酰氧基)苯的合成、 晶体结构及阻燃性能研究

以新戊二醇、三氯氧磷以及1,2,3-三羟基苯等为原料, 经过两步反应合成新型阻燃剂1,2,3-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氧基)苯, 采用元素分析、FTIR、MS、1H NMR及X射线四圆衍射等技术确定了标题化合物的分子结构. 结构分析表明, 该标题化合物属于三斜晶系, P-1空间群, 每个结构单元含有2个分子, 晶胞参数为a＝0.70450(14) nm, b＝1.2850(3) nm, c＝1.5609(3) nm, α＝69.19(3)°, β＝86.29(3)°, γ＝86.60(3)°, V＝1.3171(5) nm3, Dc＝1.438 g/cm3, μ＝0.286 mm－1, F(000)＝600, Z＝2, 由4635个独立衍射点得到最终偏离因子[I＞2σ(I)] R＝0.0574, Rw＝0.1061. 实验分析表明, 该标题化合物具有良好的热稳定性和成炭性, 对环氧树脂具有较好的阻燃效果, 最佳添加量为20%.     

含季戊四醇磷酸酯阻燃剂的合成与表征

采用1-氧代-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)、三氯氧磷、双酚A和双酚S为反应物,合成了两个新型添加型阻燃剂:双酚A双[二(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环辛烷-4-亚甲基)]磷酸酯(BAPP)和双酚S双[二(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环辛烷-4-亚甲基)]磷酸酯(BSPP),通过元素分析、FT-IR和1H NMR等表征了标题化合物的结构,结果表明,所合成的标题化合物的结构与预期一致。热失重分析结果证明,BAPP和BSPP质量损失5%(wt)时的温度分别为343.6℃和352.3℃,600℃残余量分别达46.6%和55.5%,具有较高的热稳定性和结炭性能。阻燃性能实验证明,E-51环氧树脂中分别添加质量分数为18.2%(wt)的BAPP和BSPP时,极限氧指数分别为32.2%和31.8%,均能达到UL 94 V-0级。     

新型硼氮磷一体化阻燃剂的合成

分别以硼酸、二乙醇胺、三氯氧磷和季戊四醇为原料,经酯化反应制得中间体二乙醇胺硼酸酯（DEAB, 1）和双季戊四醇二氯磷酸酯（SPDPC, 2）; 1与2经缩聚反应合成新型集磷、氮、硼于一体的阻燃剂聚季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯螺环二乙醇胺硼酸酯（PPSPSDB, 3）,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和FT-IR表征。考察了溶剂、物料比γ［n(2)：n(1)］、反应温度和反应时间对3产率的影响,结果表明：在最佳反应条件（DMF为溶剂,γ=1 ：1.2, 于120 ℃反应2 h后,于190 ℃反应2 h）下,产率93.26%。热重分析表明：3的初始分解温度为240.5 ℃, 800 ℃时残炭率为44.45%。     

干法制备磷-氮膨胀型阻燃剂的研究

以磷酸、五氧化二磷、季戊四醇和三聚氰胺为原料,采用干法(不添加任何溶剂)合成了一种磷-氮膨胀型阻燃剂。IR分析发现合成阻燃剂具有与磷酸酯三聚氰胺盐类似的P=O和P-O-C双环结构。反应温度、时间和原料配比对酯化反应有明显的影响。酯化反应温度宜控制在120-130℃之间,反应时间2.5小时,加入五氧化二磷可以提高酯化反应的转化率,磷酸与五氧化二磷的摩尔比控制在2:1为宜。热重分析表明,该阻燃剂的起始分解温度为190℃左右,700℃时的成炭率约为30%。该阻燃剂受热后膨胀倍数约为30-50倍,SEM分析发现,阻燃剂膨胀炭层外表面连续、平滑、颗粒之间连结紧密,炭层为内部为多孔结构,空隙大小分布均匀,孔径约为150-200μm之间,这样的泡层结构能更好的起到隔热的效果。