新型磷氮系阻燃剂的合成及其阻燃性能研究

涤纶产量大且性能优异，涉及服装、家居、建筑等领域。

但是涤纶易燃，极限氧指数仅为20%~22%，在火源作用下易发生熔融收缩形成熔滴，造成二次燃烧乃至次生灾害。

因此对涤纶进行阻燃整理以提高其安全性具有重要的现实意义［1］。

涤纶阻燃整理最常用的方法是原丝阻燃和涤纶织物阻燃。

涤纶原丝阻燃整理是阻燃剂参与PET 共聚或与PET 共混纺丝，阻燃效率高，但是需考虑对涤纶纤维性能的负面影响，如纤维水解、力学性能和染色性能下降等。

涤纶织物阻燃整理是以水为介质将阻燃剂固定在纤维上，灵活高效且对织物性能几乎无影响，在工业生产中占据重要地位［2］。

含卤阻燃剂最初用于涤纶阻燃整马梦婷1，王海琴1，唐思贤1，谭涛1，王鹏2，常硕1，3（1.嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江嘉兴314001；2.西南大学纺织服装学院，重庆400715；3.嘉兴学院浙江省纱线材料成形与复合加工技术研究重点实验室，浙江嘉兴314001）摘要：以2-氨基噻唑、对羟基苯甲醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO ）为原料合成新型磷氮阻燃剂ATZ ，用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱和磷谱进行分子结构表征。

结果表明ATZ 热稳定性较好，溶解度参数为24.09J 1/2/cm 3/2，与涤纶较为接近，所以对涤纶有较好的亲和力。

利用ATZ 对涤纶进行阻燃整理，涤纶的垂直燃烧损毁长度由10.0cm 降为3.7cm ，续燃时间由30s 降为0s ，无熔滴，残炭量由16.5%增为19.3%，对基材提供隔绝保护作用。

关键词：磷氮阻燃剂；阻燃整理；涤纶；溶解度参数；残炭量中图分类号:TS195.24；TS156文献标志码:A文章编号:1004-0439（2021）02-0034-05Flame retardant finishing of polyester fabric with phosphorusnitrogen flame retardant ATZMA Mengting 1,WANG Haiqin 1,TANG Sixian 1,TAN Tao 1,WANG Peng 2,CHANG Shuo 1,3(1.College of Material and Textile Engineering,Jiaxing University,Jiaxing 314001,China;2.College of Textile andGarment,Southwest University,Chongqing 400715,China;3.Key Laboratory of Yarn Materials Forming andComposite Processing Technology of Zhejiang Province,Jiaxing University,Jiaxing 314001,China)Abstract:The phosphorus-nitrogen flame retardant ATZ was synthesized by 5-aminotetrazole monohy⁃drate,p-hydroxybenzaldehyde and 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO).The structure of ATZ was characterized by FTIR,1H NMR and 31P NMR.The results showed that ATZ had good thermal stability,and its solubility parameter was 24.09J 1/2/cm 3/2,which was close to PET,so ATZ had good af⁃finity for polyester.After flame retardant finishing of polyester with ATZ,the length of damage in vertical flame test decreased from 10.0cm to 3.7cm,the continuous burning time decreased from 30s to 0s,and there was no droplet,the char yield increased from 16.5%to 19.3%,which provided insulation and protection for the base material.Key words:phosphorus-nitrogen flame retardant;flame retardant finishing;polyester;solubility param⁃eter;char yield收稿日期：2020-10-29基金项目：嘉兴市科技计划项目（2020AD10019）；嘉兴学院SRT 项目（CD8517193241）；浙江省纱线材料成形与复合加工技术研究重点实验室开放基金（MTC-2020-18）作者简介：马梦婷（1998—），女，本科，主要研究方向为功能纺织品，E-mail ：****************。

磷系阻燃剂双酚A对二苯磷酸酯（BDP）的工业合成摘要本文对磷系阻燃剂双酚A对二苯磷酸酯（BDP）进行在工厂合成介绍。

以三氯氧磷、双酚 A和苯酚为原料, 在催化剂作用下合成四氯双酚 A磷酸酯单体 (中间体) , 再与苯酚缩聚合成双酚 A四苯基双磷酸酯。

目前所合成的阻燃剂应该是 BDP 和二聚物为主要成分的混合物。

本文简单的介绍了BDP目前的几种生产方法以及市场状况，该中间体的市场巨大，该工艺具有良好的经济效益。

本文详细介绍了工厂中生产该产品的操作过程，提及到整个生产工艺流程，以及DCS详细操作的参数信息。

通过制品分析，讲述了生产过程中的IPC控制、温度控制、搅拌控制等对生产的影响。

工艺改进方面对比了原生产工艺进行了部分设备改进，以及完成了从一次性入料至分段入料的重大改进,减少工程时间（回收氧磷保持时间缩短165min）；大大降低了DIP管的堵塞频率，减少因更换DIP管而造成的工程延误。

目前仍采用低TPPO品的摩尔比配方（3.3：1）是对企业产品稳定性的措施。

化工生产具备一定的不确定性和危险性，所以生产工艺和设备还需要持续优化和改进。

该产品的生产有有毒物质的参与，本文还介绍了工厂生产的安全防范知识，在工厂中操作要提高个人安全素质，避免危险的发生，不能避免的要做好个人防护。

关键字：BDP 工艺流程DCS 工艺改进分段入料The industrial synthesis of phosphorus-based flame retardant bisphenol Adiphenyl phosphate (BDP)AbstractIn this paper, a phosphorus flame retardant bisphenol A diphenyl phosphate ( BDP ) introduced in the factory synthetic .Phosphorus oxychloride , bisphenol A and phenol as raw materials,Tetrachloro- bisphenol- A in the catalyst synthesis of phosphoric acid ester monomer (Intermediate ),With phenol , polycondensation synthesis bisphenol A 4 - phenyl- bisphosphate .Currently , the synthesis of flame retardants should be BDP and dimer as a main component of the mixture .This paper describes the factory production of the product during the operation , referring to the entire production process , as well as the detailed operation of DCS parameter information.Tells the story of the IPC in the production process control, temperature control , stirring control the impact on production .Process improvement compared the original production process were part of the equipment improved , and the completion of a significant improvement from the one-time feed to the sub- feed ,Reduce engineering time ( recovery of phosphorus oxychloride keep time 165min ) ; greatly reduces the frequency of DIP tube blockage , reducing slippage caused by the replacement of DIP tube.The product involved in the production of toxic substances , the article also describes the plant security knowledge to effectively do a good job the production of personal protective measures .Keywords : BDP;Process;DCS;Process;improvement;Segmented feed目录1.前言 (1)1.1背景 (1)1.2磷系阻燃剂 (1)1.2.1磷系阻燃剂种类 (1)1.2.2磷系阻燃剂机理 (2)1.3国内外BDP研究现状及市场情况 (3)1.4 BDP合成方法 (4)1.5本课题研究内容 (5)2.生产流程 (5)2.1反应方案的提出 (5)2.2反应机理 (6)2.2.1 酰氯化反应，制备中间体 (6)2.2.2 酯化反应 (7)2.3工艺流程及其参数讨论 (8)2.3.1制造概略流程图 (9)2.3.2工艺流程 (9)3.工艺分析 (14)3.1制品分析 (14)3.2关键工艺参数极其分析 (18)3.2.1生产过程中的IPC控制 (19)3.2.2生产过程中温度的控制 (19)3.2.3生产过程中搅拌的影响 (19)3.2.4设备操作质量的影响 (19)3.3与原工艺比较的改进 (20)3.3.1设备改进 (20)3.3.2工艺改进 (20)4.工艺中的安全事项 (22)4.1有毒品极其处理 (22)4.1.1有害性质描述 (23)4.1.2个人防护 (24)5.结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1.前言1.1背景1972年，Fenimore在评价材料燃烧性时引入氧指数(oI)概念，提出在材料表面形成非燃烧性炭化层时使用磷系化合物[1],随着高层建筑的增多以及室内装饰材料的高分子化，火灾隐患增多，高分子材料阻燃技术的重要性越来越突出。

磷系阻燃剂阻燃PBT复合材料的研究进展赵婉;何敏;张道海;秦舒浩;于杰【摘要】The inorganic phosphorus flame retardant agent (such as red phosphorus, phosphate)and organic phosphorus flame retardant agent (such as phosphonic acid salt, phosphate)were introduced,and the mechanism of the phosphorus flame retardant agent retardedpoly(butylene terephthalate)was expounded.Research progress of phosphorus flame retardant retarded poly(butylene terephthalate)has been reviewed in recent years.%介绍了无机磷系阻燃剂(如红磷、磷酸盐)和有机磷系阻燃剂(如次膦酸盐、磷酸酯)，并且阐述了这些磷系阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯的阻燃机理，综述了近几年来磷系阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯的研究进展。

【期刊名称】《现代塑料加工应用》【年(卷),期】2016(028)005【总页数】4页(P48-51)【关键词】无机磷系阻燃剂;有机磷系阻燃剂;聚对苯二甲酸丁二醇酯;复合材料;进展【作者】赵婉;何敏;张道海;秦舒浩;于杰【作者单位】贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025; 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州贵阳，550014;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025; 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州贵阳，550014;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025; 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州贵阳，550014;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025; 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州贵阳，550014;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳，550025; 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州贵阳，550014【正文语种】中文聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是半结晶热塑性聚合物，具有较高的机械强度、耐化学性和优良的易加工成型性等[1]，主要应用于电子电器、汽车工业和办公器械等领域。

磷系阻燃剂阻燃PET的研究进展闫梦祥;张思源;王总帅;闰明涛【摘要】综述了磷系阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的改性方法,其中主要有共聚阻燃改性、共混阻燃改性、后处理法以及一些新技术.重点介绍了共聚阻燃改性中以2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)为代表的磷系阻燃剂以及共混阻燃改性中所用的各种阻燃剂,并指出了PET阻燃的研究方向.目前,PET的阻燃主要向着低毒、低烟、无卤化方向发展,而且开发新型或复配无卤阻燃剂已经成为PET阻燃的必然趋势.%This paper overviewed flame-retardant modification methods for polyesters,which focused on the copolymerization,blending and post-processing methods for flame-retardant modification,and also introduced some new modification technologies.Furthermore,2-carboxyethyl(phenylphosphinic) acid (CEPPA) as a representative phosphorus-containing flame retardant used for polyesters was introduced in detail,and future development direction of flameretardant polyesters was proposed.It should be pointed out that low toxicity,low smoke and halogen-free flame retardants for polyesters are the current direction in development,but the development of new types of halogen-free flame retardants will be a future trend.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2017(031)010【总页数】5页(P1-5)【关键词】聚对苯二甲酸乙二醇酯;磷系阻燃剂;研究进展;发展趋势【作者】闫梦祥;张思源;王总帅;闰明涛【作者单位】河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4+1PET是各种合成纤维中发展最快、产量最高、应用面最广的一种合成纤维[1]，是三大合成纤维中工艺最简单的一种，其纤维纺织品大量用于衣料、窗帘、幕布、床上用品、室内装饰及各种特殊材料。

有机磷系阻燃剂的研究与应用随着生活水平的提高和消费安全意识的不断增强，人们对包括纺织品在内的各种消费品的安全性提出了更高的要求。

纺织品一般都是具有易燃或可燃性的材料，容易引起火灾事故，因此对纺织品进行阻燃整理，阻止火焰产生或蔓延，是提高纺织品安全性能一种重要手段，有助于保障消费者的生命财产安全，同时提高产品的附加值。

标签：有机磷系；阻燃剂；研究与应用1有机磷系阻燃剂的研究现状目前，有机磷阻燃剂的研究主要集中在磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、缩聚磷酸酯、次膦酸酯以及有机磷酸盐等方面。

磷酸酯类阻燃剂由于资源丰富、价格低廉，因而应用广泛。

主要包括之含磷的磷酸酯阻燃剂、含氮磷酸酯阻燃剂和含卤磷酸酯阻燃剂，它们大都属于添加剂阻燃剂，具有阻燃与增塑双重功能。

市场上已经开发成功并大量使用的磷酸酯阻燃剂有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯等。

这些磷酸酯主要用于聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、聚酯、聚烯烃、环氧树脂、酚醛树脂、聚碳酸酯和液晶等高分子材料的阻燃。

只含磷的磷酸酯阻燃剂大多为酚类阻燃剂，国内外已相继研制出了间苯二酚双（二苯基磷酸酯）、对苯二酚双（二苯基磷酸酯）、双酚A（二苯基磷酸酯）等低聚磷酸酯阻燃剂。

低聚磷酸酯类化合物是一类很有发展前途的磷系阻燃剂，其相对分子质量高，磷含量高，和传统的单磷酸酯相比，具有与聚合物基材相溶性好、耐迁移、耐挥发、阻燃效果持久等优点；含氮磷酸酯阻燃剂由于氮、磷两种元素的协同作用，发烟量小，基本不产生有毒气体，不仅具有良好的阻燃效果，而且可以明显降低阻燃剂的用量，是目前有机磷系阻燃剂发展的趋势。

含氮磷酸酯阻燃剂中氮元素主要来自化合物中的胺、二胺和三聚氰胺；含卤磷酸酯阻燃剂燃烧后由于卤素生成腐蚀性气体、致癌物等原因，现有关它们的报道较以前要少得多。

但因其阻燃的高效性仍有一些报道，大多为同时含有氯、溴的磷酸酯或高卤含量的磷酸酯。

其中，卤代烷基磷酸酯是一类阻燃性能好，应用广泛的添加型增塑阻燃剂，可广泛应用于聚氯乙烯、聚苯乙烯、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、纤维织物以及橡胶等的阻燃，尤其是在软质和硬质聚氨酯泡沫塑料等中具有优异的阻燃性能。

【收稿日期】2004-12-16;【修回日期】2005-06-25【作者简介】王海军(1979—),男,河南平顶山人,在读硕士,主要研究方向为环氧树脂的阻燃改性。

氮系阻燃剂的研究及应用概况王海军,陈立新,缪　桦(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710072) 摘　要:氮系阻燃剂高效且本身及其分解产物低毒,成为当今阻燃剂的发展方向。

文中概述了氮系阻燃剂及氮2磷复合阻燃剂的特点、分类及其阻燃机理,归纳了该阻燃体系在环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯和聚氨酯等体系中的应用概况,并指出了今后的发展方向。

关键词:阻燃剂;含氮化合物;阻燃机理;应用中图分类号:TQ3141248 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2005)04-0036-06The study on nitrogen -Containing flame retardants and its application in plasticsWAN G Hai 2jun ,CHEN Li 2Xin ,M IAO Hua(A pplied Chemist ry Depart ment of Science School ,N orth WesternPalytechnical university ,Xi ’an 710072,Chi na )Abstract :The nitrogen compound was a novel and high efficiency flame retardant for the low toxicity of itself and its decomposer.It ’s the developing direction of flame retardants at present.The characteristic ,type and mechanism of nitrogen compound and combined nitrogen 2phosphorus used as flame retardant were summarized in the paper.The applications of this kind of flame retardant in epoxy resin ,unsaturated resin ,phenolic resin ,polyethylene and polyurethane were also reviewed and the tendency in the future was indicated.K ey w ords :flame retardant ;nitrogen compound ;mechanism ;application 0　引　言传统卤素类阻燃材料如含溴材料具有很高的阻燃性,是目前使用最多的阻燃材料。

新型含磷阻燃剂DOPO-PPO的合成及其阻燃性能韩明轩;许苗军;李斌【摘要】以苯基磷酰二氯,对羟基苯甲醛及9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲(DOPO)为原料,合成了一种新型含磷阻燃剂——二[4-(次甲基-羟基-磷杂菲)苯氧基]苯基氧化磷(DOPO-PPO),其结构经1H NMR和IR表征.通过TGA和DTG研究了DOPO-PPO的热稳定性,热降解行为及成炭性能.结果表明:DOPO-PPO的起始热分解温度为210℃,在700℃时残炭为30.4％.以环氧树脂为基材,DOPO-PPO为阻燃剂,二氨基二苯硫砜为固化剂,制备了阻燃环氧树脂(3).通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试了3的阻燃性能.结果表明:当DOPO-PPO的添加量为12.0％(质量百分数,即312)时,阻燃级别为V-0级,LOI为34.0％.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2016(024)002【总页数】5页(P98-101,106)【关键词】9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲;含磷阻燃剂;二[4-(次甲基-羟基-磷杂菲)苯氧基]苯基氧化磷;合成;环氧树脂;阻燃性能【作者】韩明轩;许苗军;李斌【作者单位】东北林业大学理学院黑龙江省阻燃材料分子设计与制备重点实验室,黑龙江哈尔滨150040;东北林业大学理学院黑龙江省阻燃材料分子设计与制备重点实验室,黑龙江哈尔滨150040;东北林业大学理学院黑龙江省阻燃材料分子设计与制备重点实验室,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】O627.51·研究论文·通信联系人：李斌，教授，博士生导师， E-mail：*****************环氧树脂因其良好的力学性能、优异的耐化学性和优越的电绝缘性能而广泛应用于表面涂层、胶黏剂、电子、电气工业等领域[1-3]。

但环氧树脂材料易燃，其极限氧指数(LOI)仅19.8%，存在巨大的火灾隐患[4]，其应用因此受到了较大限制。

磷系阻燃剂的阻燃机理随着高分子材料在各个领域的广泛应用，有机高分子，在给人们的生产和生活带来巨大利益的同时，也会带来了潜在的火灾安全问题。

为了减少火灾的发生，世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。

所谓阻燃剂就是能够提高可燃物的难燃性或自熄性的一种助剂，是塑料助剂中仅次于增塑剂消耗量的助剂。

在各类阻燃剂中，磷系阻燃剂占有重要地位，它不仅克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷，同时又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点，做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。

1 阻燃机理及分类1.1 磷系阻燃剂的阻燃机理磷系阻燃剂的阻燃机理主要是形成隔离膜来达到阻燃效果，形成隔离膜的方式有2种。

(1)利用阻燃剂的热降解产物促使聚合物表面迅速脱水而炭化，进而形成炭化层。

由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，因此，具有阻燃保护作用。

磷系阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用就是通过这种方式实现的。

其原因是含磷化合物热分解得到的最终产物是聚偏磷酸，而它是强脱水剂。

(2)磷系阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质，它包覆在聚合物的表面，这种致密的保护层起隔离层的作用。

1.2磷系阻燃剂的分类磷系阻燃剂根据磷系阻燃剂的组成和结构，可以分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两大类。

无机磷系阻燃剂包括红磷、磷酸铵盐和聚磷酸铵等。

有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯和鳞盐等。

下述阐述一下几种常用磷系阻燃剂的特点。

2 无机磷系阻燃剂无机阻燃剂历史悠久，主要是红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐，受热分解出磷酸、偏磷酸和H2O等，并促进成炭覆于基材的表面起到阻燃的效果。

应用于PVC、尼龙环氧树脂、聚酯和聚酰胺等，尤其是对后两类更为普遍。

作为一种老牌阻燃剂，其无卤、低毒、稳定、效果持久等优势，使其在无机阻燃剂中占有很重的地位。

1963年，由德国拜耳公司推出红磷阻燃剂以来，一直在研究塑料阻燃剂用红磷的稳定方法。