有机季鏻盐阻燃剂的设计合成及其在聚烯烃材料中的应用

Polyolefin materials are widely applied in the field of wire and cable, electronics, machineries and transportation facilities et al. The development of flame retarded polyolefin materials is highly desired for their secure application to many areas because polyolefins are inflammable materials. In this project, we will design and synthesis of novel organic phosphonium salts as flame retardants for polyolefin materials. We will develop the organic phosphonium flame retardants which will be appropriate for various polyolefin materials through the modification and tunning of P-substituents and corresponding anions. We will make retarded polyolefin materials through bending and reactive bending organic phosponium flame retardants to polyolefin matrixes as well as copolymerization of flame retardants with olefin monomers. The project will investigate their flame retardancies, intermiscibility and the influence for other performances of polyolefin. The structure-flame retardancy relationship regarding structure of flame retardants and polymer will be studied and flame retardant mechanism will be discussed. Through this research project, we will develop highly efficient flame retardants and flame retarded polyolefin materials which having proprietary intellectual property rights, and will establish theoretical basis for industrial application of organic phosphonium flame retardants and ‘‘environment-friendly’’ flame retarded polyolefin materials.

聚烯烃材料广泛应用于电线电缆、电子电器、机械、交通等行业。因聚烯烃属于易燃材料，开发具有无卤阻燃性能的聚烯烃材料已成为材料安全广泛应用的必要条件。本课题将设计合成新型有机季鏻盐类化合物，通过磷取代基和阴离子的修饰与调节，开发适用于不同聚烯烃材料的阻燃剂。我们将通过有机季鏻盐阻燃剂与聚烯烃本体的共混和反应型共混以及与聚烯烃单体的共聚等方法制备阻燃聚烯烃材料，研究阻燃剂与聚烯烃材料的相溶性，阻燃聚烯烃材料的阻燃性能及力学性能等。研究阻燃剂结构与阻燃性能以及相溶性等性能的构效关系，探讨阻燃机理，开发高效的、具有自主知识产权的阻燃剂及阻燃聚烯烃材料，为有机季鏻盐类阻燃剂以及无卤阻燃聚烯烃的产业化应用奠定理论基础。

随着聚合物材料的蓬勃发展与广泛应用，其在阻燃防火安全方面的相关问题日益引起人们的关注。使用阻燃剂对聚合物材料进行阻燃改性是提升其火安全性能的重要途径。当前随着人们环保意识的日益增强和相关阻燃法规的日趋严格，传统含卤阻燃剂的应用受到极大限制，因此研制出新型环境友好无卤阻燃剂逐渐成为阻燃剂研究的一个重点方向。在诸多无卤阻燃剂中，含磷阻燃剂因其具有无卤、高效、低毒、低烟等优点逐渐受到关注。本项目从分子设计与合成出发，合成了多种含有不同取代基的鏻盐型阻燃剂，并通过熔融共混法将其添加到聚碳酸酯（PC）、聚烯烃弹性体（POE）、高密度聚乙烯（HDPE）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（PC/ABS）合金等基材中，制备出新型含磷阻燃聚合物复合材料，并对其阻燃、力学、热稳定性以及耐水解性等性能进行研究， 探究阻燃剂结构在不同聚合物中的阻燃“构效”关系。并与膨胀石墨（EG）、磷酸酯类阻燃剂等传统阻燃剂协同使用到不同的聚合物基材中，研究了其协同阻燃作用，并降低了阻燃剂的使用量。通过TGA、SEM、EDX、CONE等手段探究其阻燃机理。