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功能单体与助剂的合成与表征 |
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| 资料类型： |
GIF图片格式
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| 关键词： |
功能 单体 助剂 合成 表征 |
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| 所属学科： |
通用高分子材料 |
| 来源： |
来源网络 |
| 简介： |
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夏延致 孔庆山 纪全 孙钦军
（青岛大学化工学院，青岛266071(电话：0532-5953069 电子信箱：yzhixia@public.qd.sd.cn)
聚酯纤维是世界上产量最大、应用最广泛的合成纤维材料，占世界化纤产量的60%以上，由于其优良的性能广泛应用在纺织服装以及产业领域，但聚酯纤维本身具有的熔融、易燃以及易产生静电等性质在一定程度上限制了其应用，也带来了潜在的安全隐患，聚酯纤维的功能化改性自始至终是纤维材料研究的重点。多功能聚酯纤维的制备方法主要有多种，一是在阻燃纤维生产过程中直接加入如抗静电剂、抗菌剂、抗熔滴助剂等成分，参与到纤维的纺丝中去；另一种是首先合成具有阻燃抗静电、阻燃阳离子可染色的双功能及多功能的阻燃助剂，采用一种助剂参与到纤维的聚合、纺丝过程；还可以首先纺制阻燃纤维，然后通过后整理的方法改性，从而使纤维与纺织品具有多种功能。由于聚酯纤维等多种合成纤维的纺丝工艺比较苛刻，加入多种助剂不仅影响了纺丝工艺，造成堵塞喷丝板等问题，而且对纤维的物理机械性能都有很大的影响，如强力下降、色泽暗淡等，因此采用加入多种助剂生产阻燃多功能纤维存在不少问题；阻燃织物进行后整理而使纤维纺织品多功能化的方法，一方面工艺复杂，另一方面后整理方法所引入的功能持久性不好，很容易在使用过程中逐渐丧失。通过合成双功能及多功能助剂，直接生产具有多种功能的纤维材料是最佳方法，具有较好的发展前景，目前仅有少数国家开展这方面的研究。本文合成了具有双反应活性基团的阻燃单体以及阻燃抗静电功能聚合物并进行了表征，阻燃单体可以通过参与聚酯聚合反应或与其它反应性单体反应后与聚酯共混制备双功能及多功能聚合物，阻燃抗静电功能聚合物可采用直接添加的方法制备功能聚酯纤维材料。
1. 实验部分
阻燃共聚单体的合成：
通过有机磷化合物与不饱和酸反应，并进一步通过催化、氧化、水解得到具有双反应性基团的阻燃单体，合成路线稳定、产率达到60％。
阻燃抗静电双功能助剂的合成：以氯化镁与吡啶作为复合催化剂，以氯苯作为溶剂，用五氯化磷和氯化铵为原料制备六氯环三磷腈，通过热聚合反应制得聚二氯磷腈,通过亲核取代反应制备聚二乙氧基磷腈和聚二苯氧基磷腈，可通过取代聚乙二醇低聚物制备阻燃抗静电双功能助剂。
1. 结构表征
阻燃共聚单体的表征：通过红外光谱对合成的最终产物进行了确认，表征结果如下：3119.20cm-1 为羧酸上羟基的特征吸收峰，1751.92cm-1为羧酸上羰基的特征吸收峰，1250.7－1091.32 cm-1为P=O的特征吸收峰，748.22 cm-1为P-C的特征吸收峰。
阻燃抗静电双功能助剂的表征：
聚二乙氧基磷腈FT-IR谱图：谱线中2900 cm-1、2930 cm-1、2986.06cm-1为-CH2、-CH3共振引起的吸收峰，说明聚合物中存在-CH2和-CH3两基团；1342.25 cm-1、1383.21 cm-1为C-H的振动吸收峰,进一步证明了聚合物中-CH2和-CH3的存在；1250.07 cm-1为P=N的振动吸收峰，1165 cm-1为P-O-C的吸收峰，说明存在P-O-C键；968.42 cm-1为O-C的特征吸收峰，也证明P-O-C键的存在；770 cm-1为P-N的振动吸收峰。
聚二苯氧基磷腈FT-IR谱图:750 cm-1、684cm-1为苯环向外弯曲振动单取代特征峰；940 cm-1、800 cm-1为P-O-C弯曲振动吸收峰；1200 cm-1 为P-O-C伸缩振动峰；1310 cm-1、1240 cm-1为P-N伸缩振动峰；1480 cm-1、1585 cm-1为苯环骨架的吸收峰；1660 ~ 2000 cm-1连续四重峰是苯环单取代的特征峰；2850 ~ 3066 cm-1为Ar-H的伸缩振动吸收峰。
2. 双功能及多功能聚酯的合成
本文对双功能聚酯的合成条件进行了初步探讨，合成的二羧乙基苯膦氧化物具有双羧酸官能团，可直接参与聚酯的聚合，该阻燃剂单体较目前常用的2-羧已基苯基膦酸具有更强的反应活性，通过采用常规聚酯聚合催化剂三氧化二锑及稀土类催化剂构成的复合催化体系可以获得分子量较高的阻燃聚酯，可完全满足纺丝要求。另外通过二羧乙基苯膦氧化物与其他功能单体，如吸湿、抗熔融、抗静电以及可染色单体反应可以获得具有双功能或多功能的功能助剂，通过添加的方法可以获得多功能的聚酯材料。
合成的阻燃抗P-N聚合物的衍生物（分子量为3000-5000）聚二苯氧基磷腈、聚二乙氧基磷腈直接与聚酯材料共混（5%左右）可得到具有阻燃功能聚合物。由于P-N化合物的聚合及取代反应比较复杂，目前产率比较低，需进一步探索优化工艺路线。
Synthesis and characterization of functional monomer and additives
Xia Yanzhi, Kong Qingshan, Ji Quan, Sun Qinjun
College of Chemical Engineering, Qingdao University 266071
Abstract: The synthesis and characterization of reactive flame retardant monomer and flame retardant and antistaticpolymer, and the modification process of bi-functional polyester are discussced briefltly here. |
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2006-09-07 14:39:38 |
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