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研究与开发 张苏伊·含磷丙烯酸酯的酯化合成及其阻燃性能研究

含磷丙烯酸酯的酯化合成及其

阻燃性能研究

张苏伊
( 江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西 南昌 330001)

摘要 ： UV 固化含磷丙烯酸酯单体是具有阻燃性质及光固化活性的含磷丙烯酸酯类单体。它是由环状磷酸酐 (2-甲基-2，5-
二氧 -1，2- 氧磷杂环戊烷，OP) 与含有羟基的丙烯酸酯单体进行酯化反应生成的。本文探讨了合成过程中温度、催化剂、投料
比和反应时间对转化率的影响，实验证明 ：最佳反应温度为 110℃，最佳催化剂为 PK208LH，用量为 20 g/mol，OP 与丙烯酸羟
丙酯的物质的量比为 1 : 1.2，最佳反应时间为 5 h。在这种反应条件下，反应产物产率是最高的，可达到 98.12%。而且将含磷丙烯
酸酯与聚氨酯丙烯酸酯 6170 进行复配后，通过垂直燃烧实验测量其阻燃性能后发现 ：当含磷丙烯酸酯含量大于 63.33% 后，其阻
燃级别为 V-0 级。
关键词 ： 光固化 ；转化率 ；反应温度 ；反应时间 ；阻燃性能阀
中图分类号 ： TQ325.7 文章编号 ： 1009-797X(2018)18-0009-07
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.18.002

3D 打印是快速成型技术中的一种，3D 打印以三 透明防火涂层 [21] ，而在阻燃领域中应用最为广泛的为
维 CAD 模型数据为基础，通过运用粉末状金属或塑 含磷阻燃剂单体 [17~20] 。
料等材料，并运用逐层打印的方式来构造物体的技术。 UV 固化含磷丙烯酸酯单体主要适用于 3D 打印行
UV 固化含磷丙烯酸酯单体的合成则是对于 3D 打印技 业，它是立体光刻成型工艺 (SLA) 所使用的主要原料。
术应用的一种新的发展与尝试。UV 固化含磷丙烯酸 SLA 技术在成型时，装满液态光敏树脂的树脂槽，之
酯单体是合成光敏树脂的主要材料，主要是以环状磷 后再通过控制激光器，对液态树脂进行扫描，随后开
酸酐 (OP) 与含有羟基的丙烯酸酯单体进行酯化反应， 始固化被扫描区域，从而构成一个薄截面，然后工作
制备具有光固化活性的含磷丙烯酸脂类单体。 台下降一个薄截面的高度，其上再覆盖一层树脂，再次
含磷丙烯酸酯单体是本体阻燃树脂的单体。不同 进行扫描固化，新固化的一层将牢固地黏在前一层上，
于以添加剂的形式增强其阻燃性能，含磷丙烯酸酯本 不断反复进行，直到目标产品最终扫描固化完成 [11~12] 。
身具有磷原子基团，具有较好的阻燃性能 [1~5] 。其是 同时，为了提高光敏树脂的使用范围，采用提高其阻
通过化学反应将含磷单体与丙烯酸酯反应得到的反应 燃性方法提高其使用范围，于是在其合成过程中实行
型含磷丙烯酸酯单体 [6] 。反应型丙烯酸酯的阻燃机理 了一系列的处理。最后，为了提高其为了避免外加型
是通过将具有磷元素的阻燃剂通过化学键结合的方法 阻燃剂对光敏树脂其他性能的影响，提高 SLA 阻燃型
连接在丙烯酸酯中，使得丙烯酸酯单体本体具有阻燃 树脂细腻度和分辨率，主要合成以 OP 开环为主要结
成分 [7~10] 。 构的含有次磷酸基的丙烯酸酯类单体，并在实验过程
反应型阻燃剂的工作原理是将拥有含磷元素的阻 中，研究不同反应条件下对产物产率的影响。
燃单体与高聚物单体进行共聚的方法，可将阻燃基团 本文主要是以 OP 与丙烯酸羟丙酯开始反应，合
导入高分子链或侧链，并通过以共价键结合起来的本 成主要结构含有次磷酸基的本体阻燃型的丙烯酸酯类
体阻燃聚合物 [11~13] 。通过这样的方法得到的聚合物， 单体，并在实验过程中改变反应的各个条件，如温度，
不仅使得很少量的阻燃剂就能达到较高的阻燃效果， 时间及催化剂种类等，研究不同条件对反应的影响，
同时对聚合物的物理和机械性能影响较小。但是对阻
燃高聚物的设计合成要求较高，成本较高 [14~16] 。
作者简介 ：张苏伊（1988-），女，工程师，硕士研究生，
目前，反应型丙烯酸酯阻燃性能的研究主要集中
主要从事建筑材料研究及检测工作。
在光固化丙烯酸酯涂层等方面，它不仅仅能用以制备 收稿日期 ：2018-03-10

2018 第 44 卷 ·9·
年