新型阻燃劑BDP的合成及應(yīng)用姓名:劉洋指導教師:王忠衛(wèi)班級:化學工程與工藝02級1班2023/8/21新型阻燃劑BDP的合成及應(yīng)用姓名:1內(nèi)容1.文獻綜述2.實驗3.結(jié)果和討論4.結(jié)論5.致謝內(nèi)容1.文獻綜述2

1、文獻綜述

目前工程塑料用阻燃劑主要是鹵系阻燃劑，因其生產(chǎn)使用過程中的污染性和毒性受到限制。磷系阻燃劑作為一種環(huán)保型阻燃劑具有無煙、低毒的特點。歐盟等發(fā)達國家已下禁令今后停止使用部分鹵系阻燃劑，我國相關(guān)法規(guī)也在制定中，但我國市場上工程塑料用磷系阻燃劑品種少品質(zhì)差，需要加強研究開發(fā)。

3阻燃劑——雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）即BDP是一種環(huán)保型非鹵有機磷系阻燃劑，適用于熱塑性材料，特別適用于PC/ABS共混物的阻燃改性，易達到UL-94V-0標準，能增加塑料的耐沖擊力、潮濕環(huán)境中耐降解性。優(yōu)點：非鹵、磷含量高、高分子量、低揮發(fā)性、阻燃增塑等。阻燃劑——雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）即BDP是一種環(huán)42.實驗2.1合成方法的選取

目前BDP的合成工藝主要有三種:（1）三氯氧磷同雙酚A反應(yīng)得到雙酚A四氯雙磷酸酯，再用苯酚進行封端，得到目標物；（2）三氯氧磷同苯酚反應(yīng)得到二苯基磷酰氯后，再與雙酚A反應(yīng)得目標產(chǎn)物；（3）以酚鈉代替酚為原料，即用苯酚鈉對雙酚A四氯雙磷酸酯進行封端反應(yīng)得產(chǎn)物。

2.實驗2.1合成方法的選取5本次實驗采用操作較為簡單且原料易得的方法（1）合成BDP，以三氯氧磷、雙酚A、苯酚為原料，采用兩步催化反應(yīng)合成法合成，反應(yīng)機理如下：第一步:本次實驗采用操作較為簡單且原料易得的方法（1）合成B6

第二步:第二步:7藥品:三氯氧磷(C.P.)、雙酚A(C.P.)、苯酚(A.R.)、無水氯化鎂(A.R.)、三氯化鋁(A.R.)、無水氯化鈣(A.R.),鹽酸(A.R.)、甲苯(A.R.)、環(huán)氧丙烷(C.P.)、氫氧化鈉(A.R.)、0.2%酚酞試劑儀器:NDJ-1A旋轉(zhuǎn)粘度計、尼康SX170FTIR光譜儀

KDM型控溫電熱套、SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空

泵、JY1001電子天平

2.2實驗所需藥品及儀器藥品:三氯氧磷(C.P.)、雙酚A(C.P.)、苯酚(A.R8第一步依次向燒瓶中加入催化劑、三氯氧磷，加熱并打開電動攪拌器。升溫并加入雙酚A，反應(yīng)過程中通入氮氣。緩慢升溫至100℃，控制反應(yīng)溫度在100—110℃，反應(yīng)進行5小時。當生成的HCl的量很少時（用PH試紙檢測），停止加熱。待反應(yīng)物溫度降至80℃以下，改用減壓蒸餾裝置蒸餾過量的三氯氧磷。產(chǎn)物為中間體—四氯雙磷酸酯-雙酚A，淡黃色粘稠透明液體。2.3合成步驟第一步2.3合成步驟9第二步將中間產(chǎn)物加熱到120℃，加入苯酚，反應(yīng)過程中通入氮氣?？刂茰囟仍?40—160℃范圍內(nèi)，使反應(yīng)進行6小時，直到產(chǎn)生的HCl的量很少時（用PH試紙檢測)，停止加熱。待反應(yīng)物溫度降至80℃以下，改用減壓蒸餾裝置蒸餾過量的苯酚。產(chǎn)物為BDP粗品，淡黃色粘稠狀液體。第二步10粗品處理向粗產(chǎn)品中加入與其等質(zhì)量的甲苯、環(huán)氧丙烷，加熱攪拌混合均勻。用1%的鹽酸于75℃酸洗15分鐘，靜置分層，棄去上層清夜。下層油狀物用自來水于75℃洗三次，每次15分鐘。下油層用減壓蒸餾裝置蒸餾約2小時，即得產(chǎn)品BDP，淡黃色粘稠狀液體。

粗品處理11

BDP的合成受多種因素的影響，本文采用單因素實驗法對催化劑、反應(yīng)溫度進行了考察；采用正交實驗法討論了投料比、催化劑用量、反應(yīng)時間對目的產(chǎn)物收率的影響，確定了合成BDP的適宜的反應(yīng)條件。3、結(jié)果和討論BDP的合成受多種因素的影響，本文采用單因素實驗法對12催化劑的選取第一步反應(yīng)溫度的確定第二步反應(yīng)溫度的確定正交實驗確定最佳反應(yīng)條件放大實驗紅外分析阻燃實驗分析催化劑的選取第一步反應(yīng)溫度的確定第二步反應(yīng)溫度的確定正交實133.1催化劑的選取

氯化鎂、氯化鋁和氯化鈣是文獻中多次提到的合適的催化劑，故從這三種物質(zhì)中篩選出最理想的催化劑。在投料比、反應(yīng)溫度、催化劑用量（雙酚A加料量的0.8%）不變的情況下對催化劑進行了考察，實驗結(jié)果見表3.1。3.1催化劑的選取氯化鎂、氯化鋁和氯化鈣是文獻中多143.2第一步反應(yīng)溫度的確定若第一步反應(yīng)溫度太低(低于75℃)，那么反應(yīng)進行得很慢，反應(yīng)不充分；若溫度超過125℃時，又會使產(chǎn)品顏色變深、副產(chǎn)物增多，目標產(chǎn)物的收率降低。有關(guān)的實驗結(jié)果見表3.2。3.2第一步反應(yīng)溫度的確定若第一步反應(yīng)溫度太低(低于153.3第二步反應(yīng)溫度的確定第二步反應(yīng)過程中，在合適的溫度下加入苯酚使第一步反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成最終目的產(chǎn)品，如果反應(yīng)溫度過低，使反應(yīng)進程太慢，若反應(yīng)溫度過高，又會使副反應(yīng)增多，有關(guān)實驗結(jié)果見表2.3。3.3第二步反應(yīng)溫度的確定第二步反應(yīng)過程中，在合適的16新型阻燃劑BDP的合成及應(yīng)用ppt課件173.4正交設(shè)計實驗投料比（雙酚A：三氯氧磷：苯酚，摩爾比）、催化劑的用量（BPA，wt%）及反應(yīng)的時間采用正交設(shè)計進行操作。表3.4為本實驗的因素水平表，表3.5為L9(34)正交表。

3.4正交設(shè)計實驗投料比（雙酚A：三氯氧磷：苯酚18

通過正交實驗分析，得到如下結(jié)論:1.投料比:1:2.5:4.2（BPA:POCl3:PhOH）2.催化劑用量:0.8%wtofBPA3.第一步反應(yīng)時間:5.5h4.第二步反應(yīng)時間:6.5h通過正交實驗分析，得到如下結(jié)論:1.投料比:193.5粗品處理的分析與討論通過對比分析，采用加入螯合劑（1%鹽酸）與催化劑金屬離子形成易溶于水的螯合物，通過水洗去除催化劑離子；加入環(huán)氧丙烷與副產(chǎn)物反應(yīng)生成水溶性的物質(zhì)，通過水洗的方法移除。因粗產(chǎn)物粘度較大，故先加入與其等質(zhì)量的甲苯稀釋。水洗一般3遍為宜，每次15分鐘（75℃），水洗次數(shù)過多則油相與水相分層較難，過少則洗不凈。3.5粗品處理的分析與討論通過對比分析，203.6放大實驗在小試成功并優(yōu)化了合成條件的基礎(chǔ)上做了放大實驗，合成步驟及粗品的處理過程同2.3。加料情況見表3.6，產(chǎn)率、粘度和酸值見表3.7。

3.6放大實驗在小試成功并優(yōu)化了合成條件的基礎(chǔ)上做了放大213.7阻燃劑BDP的紅外分析使用尼康SX170FTIR光譜儀在4000-400cm-1范圍內(nèi)測定圖1.1樣品BDP紅外譜圖(樣品為美國進口)圖1.2

放大實驗1號產(chǎn)品紅外譜圖3.7阻燃劑BDP的紅外分析使用尼康SX17022圖1.1樣品BDP紅外譜圖圖1.2放大實驗1號產(chǎn)品紅外譜圖圖1.1樣品BDP紅外譜圖圖1.2放大實驗1號產(chǎn)品紅外譜233.8阻燃劑BDP的阻燃實驗分析

用于PC/ABS合金中，添加量為樹脂質(zhì)量的12%。測試表明，PC/ABS阻燃塑料的極限氧指數(shù)達29.4，超過美國UL-94V-0級標準，具有自熄性。3.8阻燃劑BDP的阻燃實驗分析用于PC/ABS244.結(jié)論1.催化劑：無水氯化鎂。2.最佳工藝條件：原料配比為1:2.5:4.2，催化劑用量為雙酚A質(zhì)量的0.8%，第一步反應(yīng)溫度為100－115℃，時間為5.5h，第二步反應(yīng)溫度為140－165℃，時間為6.5h。3.粗品的處理：酸洗后水洗。4.合成的阻燃劑適用于PC/ABS共混物的阻燃改性，易達到UL-94V-0標