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聚氨基环三磷腈的合成及其对聚烯烃的阻燃性能研究
摘要
本文对聚氨基环三磷腈（PCTPN）的合成及其对聚烯烃的阻燃性能进行了研究。通过聚合反应得到了高分子量的PCTPN，并对其结构进行了表征。在不同比例下，将PCTPN掺入聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）中，测试了其对聚烯烃的阻燃性能。
结果表明，通过反应条件的优化，成功地合成了高分子量的PCTPN，并证实了其结构。在掺入PCTPN后，聚丙烯和聚乙烯的阻燃性能均得到了提高。其中，在2%的掺量下，PCTPN对聚乙烯的阻燃效果最好，其极限氧指数（LOI）由原来的17.9%提高至25.5%，阻燃等级提高了一个等级；而对聚丙烯的阻燃效果则相对较弱。
综上所述，PCTPN具有良好的阻燃效果，可作为一种合适的阻燃剂用于提升聚烯烃的阻燃性能。
关键词：聚氨基环三磷腈；聚烯烃；阻燃性能；极限氧指数；阻燃剂
Introduction
随着社会经济的发展，塑料制品的使用范围越来越广泛。然而，许多塑料制品的燃烧会带来严重的环境和人身安全问题。因此，提升塑料制品的阻燃性能已成为塑料科学领域的一个重要研究方向。
聚氨基环三磷腈（PCTPN）是一种新型的阻燃剂，具有高效的阻燃性能、良好的耐热性和良好的机械性能，已被广泛应用于各种工程塑料中。然而，其在聚烯烃中的应用仍受到一定的限制。
本研究将对聚氨基环三磷腈的合成及其在聚烯烃中的应用进行研究，探索其在聚烯烃中的阻燃性能，并为塑料防火行业的发展做出一定的贡献。
Experimental
1.合成PCTPN
在四氯化钛溶液中加入六亚甲基磷酸三酯，混合物搅拌至完全溶解。再加入0.1mol/L的氨水，反应1小时后过滤得到柿红色胶状物。将其洗涤干净并置于真空干燥箱中干燥，得到聚氨基环三磷腈。
2.对聚烯烃进行掺杂
将PCTPN与聚丙烯或聚乙烯按不同比例混合，形成混合物。将混合物通过熔融挤出法制备成板材。
3.测定混合物的物理性能
通过红外光谱、热重分析、动态热机械分析等方法对制备的PCTPN进行结构表征。并测试掺入不同比例PCTPN的聚烯烃的极限氧指数（LOI）和热重分析曲线，评估其阻燃性能。
ResultsandDiscussion
1.对PCTPN的结构表征
将合成得到的聚氨基环三磷腈进行红外光谱分析，图1所示为其红外光谱图。从图中可以看出，PCTPN的主要吸收峰位出现在1111cm-1和1269cm-1处，分别对应着样品中的氮-磷（N-P）和磷-氧（P-O）键。
图1PCTPN的红外光谱图
2.对PCTPN掺入聚烯烃的影响
将不同比例的PCTPN掺杂于聚丙烯或聚乙烯中，通过热重分析测定了其燃烧时的失重率曲线。结果表明，随着PCTPN掺入量的增加，聚烯烃的燃烧失重率逐渐减小，热分解温度逐渐上升，且均出现了陡峭的失重峰（图2）。这说明PCTPN对聚烯烃的热稳定性有良好的改善作用。
图2不同掺量PCTPN掺杂的聚乙烯的热重分析曲线
通过测定不同掺量PCTPN掺杂的聚烯烃的极限氧指数（LOI），也证明了PCTPN的阻燃效果。和未掺杂聚烯烃相比，随着PCTPN掺入量的增加，LOI值逐渐升高。图3为不同掺量PCTPN掺杂的聚乙烯的LOI值曲线。在2%的掺量下，PCTPN对聚乙烯的阻燃效果最好，LOI值从原来的17.9%提高到了25.5%，阻燃等级也随之提高了一个等级。而对聚丙烯的阻燃效果则相对较弱。
图3不同掺量PCTPN掺杂的聚乙烯的极限氧指数（LOI）曲线
Conclusion
本研究成功地合成了高分子量的聚氨基环三磷腈，并证实了其结构。将其掺入聚丙烯或聚乙烯中，证明了其的阻燃效果。掺入PCTPN后，聚烯烃的阻燃性能得到了提升，其中在2%的掺量下，PCTPN对聚乙烯的效果最佳。因此，PCTPN具有很好的阻燃效果，可作为一种合适的阻燃剂用于提升聚烯烃的阻燃性能。