阻燃腈纶的研究

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1、L O G O阻燃阻燃腈纶腈纶的的研研究究 专业：材料学 姓名：蒋艾兵 指导教师：程博闻L O G Ol课题课题的意的意义义及目的及目的l国内国内外外研研究究现状现状l课题课题的的创创新点新点l课题拟课题拟要解要解决决的主要的主要问题问题l课题进课题进展展l课题课题下一步工作下一步工作L O G O课题意义课题意义 随着腈纶市场竞争的加剧，国际上纷纷开发不同性能随着腈纶市场竞争的加剧，国际上纷纷开发不同性能的差别化腈纶，以提高腈纶产品附加值、扩大市场份额，的差别化腈纶，以提高腈纶产品附加值、扩大市场份额，其中腈纶纤维的阻燃研究是差别化腈纶纤维开发的重要分其中腈纶纤维的阻燃研究是差别化腈纶纤维开

2、发的重要分支之一。目前，已工业化的阻燃腈纶大都为腈氯纶，含有支之一。目前，已工业化的阻燃腈纶大都为腈氯纶，含有卤素，该种纤维在燃烧过程中会释放出有毒的、腐蚀性的卤素，该种纤维在燃烧过程中会释放出有毒的、腐蚀性的卤化氢气体，不符合当今社会环保的要求。本课题正是基卤化氢气体，不符合当今社会环保的要求。本课题正是基于此种现状的基础上，本着环保的要求，开发集磷硫氮三于此种现状的基础上，本着环保的要求，开发集磷硫氮三种或两种阻燃成分于一体的新型膨胀型的共混型与共聚型种或两种阻燃成分于一体的新型膨胀型的共混型与共聚型的阻燃剂，并将其应用于聚丙烯腈及其纤维当中，探讨阻的阻燃剂，并将其应用于聚丙烯腈及其纤维当

3、中，探讨阻燃剂的最佳合成工艺及共聚型阻燃剂与丙烯腈的共聚工艺，燃剂的最佳合成工艺及共聚型阻燃剂与丙烯腈的共聚工艺，优化试验方案，力争开发出阻燃成分含量高，阻燃效果良优化试验方案，力争开发出阻燃成分含量高，阻燃效果良好的阻燃腈纶纤维，并努力实现工业化，本课题的研发成好的阻燃腈纶纤维，并努力实现工业化，本课题的研发成功不仅会对差别化腈纶纤维做出巨大贡献，同时也为无卤功不仅会对差别化腈纶纤维做出巨大贡献，同时也为无卤阻燃腈纶的研究打下坚实的基础。阻燃腈纶的研究打下坚实的基础。L O G O课题的目的课题的目的 开发集磷开发集磷-氮和磷氮和磷-硫硫-氮为一体的氮为一体的新型膨胀型阻燃剂，并通过共聚或共

4、新型膨胀型阻燃剂，并通过共聚或共混的方式应用到聚丙烯腈当中，并纺混的方式应用到聚丙烯腈当中，并纺制阻燃腈纶。制阻燃腈纶。L O G O国内外研究现状国内外研究现状 l 目前，国内外纺制阻燃腈纶的方法目前，国内外纺制阻燃腈纶的方法有共聚法、共混法、后整理法、热氧有共聚法、共混法、后整理法、热氧化法。化法。l 其中，共聚法和共混法在生产工业其中，共聚法和共混法在生产工业当中应用最为广泛。当中应用最为广泛。L O G O国内外研究现状国内外研究现状（1）共聚法 在聚合体的制备过程中,将阻燃单体与丙烯共聚,制备阻燃共聚体。目前,已工业化的阻燃腈纶大部分是以偏二氯乙烯、氯乙烯作阻燃单体,通过共聚法制造的

5、腈氯纶。优点：阻燃性能优良，阻燃效果持久。缺点：如果采用共聚阻燃方法，就要改变聚合、纺丝的生产工艺，并且由于阻燃单体的组 分含量较高，可能会使腈纶某些优良性能 劣化。L O G O国内外研究现状国内外研究现状可供共聚的单体有可供共聚的单体有：偏二氯乙烯、氯乙烯、偏二溴乙烯、溴乙烯、烯丙基膦酸烷基酯、双-（-氯乙基）乙烯基膦酸酯，磷酸单烯丙基二烷基酯、二烷基-2-卤代烯丙基磷酸酯、-苯乙烯膦酸二丁酯、三卤苯氧基甲基丙烯酸酯等。据统计：共聚单体以选用偏二氯乙烯居多，聚合方法以水相聚合居多，纺丝方法则湿纺比干纺用得多.L O G O国内外研究状况国内外研究状况 国家国家产品及其性质产品及其性质意大利

6、斯尼亚公司意大利斯尼亚公司韦利克纶，韦利克纶，1965年开发的阻燃腈纶，通过丙烯年开发的阻燃腈纶，通过丙烯腈同偏二氯乙烯共聚，并加入五氧化二锑做协腈同偏二氯乙烯共聚，并加入五氧化二锑做协效剂纺织而成，其效剂纺织而成，其LOI值为值为26-29日本钟渊公司日本钟渊公司卡纳卡纶，腈氯纶纤维，卡纳卡纶，腈氯纶纤维，LOI值为值为27-28日本钟纺公司日本钟纺公司勒夫纶，通过丙烯腈同偏二氯乙烯共聚的阻燃勒夫纶，通过丙烯腈同偏二氯乙烯共聚的阻燃纤维，具有良好的阻燃性、安全性、悬垂性和纤维，具有良好的阻燃性、安全性、悬垂性和无毒性，手感好，高膨松易染色，可纺性和加无毒性，手感好，高膨松易染色，可纺性和加工

7、性好工性好英国英国Courtaulds公司公司蒂克纶，阻燃腈氯纶纤维，阻燃性好。蒂克纶，阻燃腈氯纶纤维，阻燃性好。抚顺有机化工厂抚顺有机化工厂引进了意大利引进了意大利Snia 公司公司Velicren FR(腈氯纶腈氯纶)的生产技术和主要设备。生产阻燃腈氯纶纤维。的生产技术和主要设备。生产阻燃腈氯纶纤维。L O G O国内外研究状况国内外研究状况（2）共混法 通过在纺丝原液中共混入阻燃剂，实现对纺丝原液的阻燃改性。优点：共混法无需改动原有腈纶的生产路线合设备，工艺过程简单，适用面广，生产灵活，所以是一种较有前景的阻燃方法。缺点：采用共混法，阻燃剂的选择需要考虑在纺丝原液中的溶解性或均匀稳定分散

8、性，以及与丙烯腈的相容性，纺丝过程中的保留率，耐洗涤性及毒性等。因此，阻燃剂的选择难度较大，目前已工业化的共混阻燃腈纶品种很少。L O G O国内外研究现状国内外研究现状l 近年有报道近年有报道,采用适宜的含溴化合物采用适宜的含溴化合物/Sb2O3 阻燃体系、含磷酸酯基团的阻燃体系、含磷酸酯基团的(聚聚)丙烯酸酯和酚醛树脂、含烷氧基、芳氧基丙烯酸酯和酚醛树脂、含烷氧基、芳氧基或氨基的聚膦嗪等作阻燃添加剂或氨基的聚膦嗪等作阻燃添加剂,通过通过DMF、DMSO 溶剂路线溶剂路线,以及采用含磷化合物以及采用含磷化合物/含含氮化合物阻燃体系、含溴和氮化合物氮化合物阻燃体系、含溴和氮化合物PSb2O3

9、阻燃体系等阻燃体系等,通过通过NaSCN 溶剂溶剂路线路线,可纺制出性能良好的阻燃腈纶可纺制出性能良好的阻燃腈纶。L O G O膨胀型阻燃剂的研究现状膨胀型阻燃剂的研究现状 膨胀膨胀 型型 阻阻 燃剂系以磷、氮为主要阻燃燃剂系以磷、氮为主要阻燃元素的阻燃剂，它一般不含卤素，因而不元素的阻燃剂，它一般不含卤素，因而不需采用锑协效剂需采用锑协效剂.含有这类阻燃剂的高聚物含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面生成一层均匀的炭质泡沫层，受热时，表面生成一层均匀的炭质泡沫层，此层隔氧隔热，抑烟，并能防止产生熔滴，此层隔氧隔热，抑烟，并能防止产生熔滴，因而具有良好的阻燃及抑烟功能，符合当因而具有良好的阻燃及抑

10、烟功能，符合当今对阻燃剂无烟低毒发展趋势的要求。今对阻燃剂无烟低毒发展趋势的要求。L O G O国内外研究状况国内外研究状况L O G OL O G OL O G O膨胀型阻燃剂的研究现状膨胀型阻燃剂的研究现状L O G O膨胀型阻燃剂的研究现状膨胀型阻燃剂的研究现状L O G O膨胀型阻燃剂国内外研究现状膨胀型阻燃剂国内外研究现状L O G O膨胀型阻燃剂的研究现状膨胀型阻燃剂的研究现状国家国家产品产品Hoechest Celanese公司公司Exolit IFR-10,Exolit IFR-11Montedison公司公司Spinflam MF82美国美国Great lake公司公司CN-

11、329美国美国Monsanto公司公司XPM-1000L O G O课题创新点课题创新点 膨胀型阻燃剂是阻燃剂发展的趋势，本膨胀型阻燃剂是阻燃剂发展的趋势，本课题合成了集磷课题合成了集磷-硫硫-氮为一体的新型膨胀氮为一体的新型膨胀型阻燃剂。型阻燃剂。将膨胀型阻燃剂应用到聚丙烯腈当中，将膨胀型阻燃剂应用到聚丙烯腈当中，纺制阻燃腈纶，尚没见过国内外相关报到，纺制阻燃腈纶，尚没见过国内外相关报到，是一个具有创新意义的课题是一个具有创新意义的课题L O G O课题拟要解决的主要问题课题拟要解决的主要问题（一）（一）目标阻燃剂的合成与表征目标阻燃剂的合成与表征 探讨合成工艺路线，并进行优化，确定最佳探讨

12、合成工艺路线，并进行优化，确定最佳 合成路线合成路线（二）（二）将部分合成的阻燃剂，通过共混和共聚实验将部分合成的阻燃剂，通过共混和共聚实验制得阻燃聚丙烯腈，并进行分析和测试（制得阻燃聚丙烯腈，并进行分析和测试（TG、DSC、SAM），且按标准指数刮膜后，测其极限，且按标准指数刮膜后，测其极限氧指数，分析是否达到预期的阻燃级别。氧指数，分析是否达到预期的阻燃级别。（三）（三）阻燃腈纶的纺制和性能测试阻燃腈纶的纺制和性能测试L O G O课题的进展课题的进展（1）共混型POCl3+3NH2NH2NH2NHPNH2NH2NHNH2O3HCl+L O G O（2）共聚型方案一HNCH2OPSOCH2

13、CH3OCH2CH3+HCLCOCCH2HCH2=CCONHCH2OHH+PCH3CH2OCH3CH2OSClCuCl TEA0 L O G O课题进展课题进展CNHCH2OPSOCH2CH3OCH2CH3+COHnCH2nH2C=CCH2CCHnO=CNHCH2O POCH2CH3CH3CH2OSH CNCH2CHNL O G OL O G O课题进展课题进展l方案二POC2H5OOC2H5OCHH2CCH2*CHCH*CNn+CH2CHCNPOC2H5OOC2H5OCH2CHCH2POClClClCH3CH2OHPOC2H5OOC2H5ClFeCl3CH2CHCH2OH40 CoL O G

14、 O课题进展课题进展方案三PSC2H5OOC2H5ClPSC2H5OOC2H5OCHH2CCH2*CHCH*CNnOHHCCH2CH2+CH2CHCNOHCHH2CCH2*CHCH*CNnL O G O课题下一步工作课题下一步工作（1）继续阅读文献，时刻关注国内外研究阻燃腈纶的继续阅读文献，时刻关注国内外研究阻燃腈纶的新进展新进展（1-2月份主要工作）月份主要工作）（2）继续合成高效的阻燃剂继续合成高效的阻燃剂（3-4月份的工作重点）月份的工作重点）方法一：自己设计合成新型阻燃剂方法一：自己设计合成新型阻燃剂方法二：将已有的阻燃剂改性方法二：将已有的阻燃剂改性具体：研究和开发具体：研究和开发N

15、aSCN 溶剂路线的膨胀系阻燃腈纶溶剂路线的膨胀系阻燃腈纶新品种新品种能较好地溶解于纺丝原液中而不析出能较好地溶解于纺丝原液中而不析出,或者粒度足够或者粒度足够细细,能均匀、稳定地分散于纺丝原液中能均匀、稳定地分散于纺丝原液中,不聚集、不沉不聚集、不沉积积,从而在纺丝过程中无堵孔现象从而在纺丝过程中无堵孔现象,且阻燃剂在纤维中且阻燃剂在纤维中的分布均匀的分布均匀;L O G O课题下一步工作课题下一步工作不溶或微溶于不溶或微溶于NaSCN2.H2O 凝固浴和水凝固浴和水,从而尽可能地避免纺丝过程中阻燃剂的流从而尽可能地避免纺丝过程中阻燃剂的流失失,并提高纤维的阻燃耐久性并提高纤维的阻燃耐久性;

16、与与PAN 相容性好相容性好,一方面可提高其在纺丝一方面可提高其在纺丝原液中的溶解性或分散性原液中的溶解性或分散性,另一方面可降低另一方面可降低其对纤维物理机械性能的负面影响。其对纤维物理机械性能的负面影响。注：准备发表一篇文章和一篇专利注：准备发表一篇文章和一篇专利L O G O课题下一步工作课题下一步工作（2）选择更加高效的聚合方式选择更加高效的聚合方式（3-4月份的工作重点）月份的工作重点）具体：将共聚物刮膜，做极限氧指数。具体：将共聚物刮膜，做极限氧指数。做做TG、DSC。将共聚物碳化，制样做扫描电镜将共聚物碳化，制样做扫描电镜。（3）纺制阻燃腈纶纤维纺制阻燃腈纶纤维（4-6月份的工作重点月份的工作重点）具体：流变、力学测试具体：流变、力学测试注：发表一篇论文注：发表一篇论文L O G O结束语结束语 谢谢大家