1. 研究目的与意义
有机硅，即有机硅化合物，是指含有si-c键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。其中，以硅氧键（-si-o-si-）为骨架组成的聚硅氧烷是有机硅化合物中应用最广的一类。有机硅阻燃成炭剂在阻燃材料领域有广泛的应用前景，研究较为深入，如有机硅、硫、磷阻燃成炭剂pstspe、聚二甲基硅酸对苯二酯、含有机硅的三嗪类大分子成炭剂、笼状有机硅阻燃成炭剂（1-甲基-4-羟甲基-1-硅杂-2,6,7-三氧杂双环-[2,2,2]-辛烷）等。研究表明，提高有机硅阻燃成炭剂与聚合物基体的相容性、降低聚合物材料的性能损失、提高聚合物的成炭阻燃效率、兼顾对环境友好已成为聚合物阻燃的研究重点。综合使用多种阻燃方法正成为聚合物阻燃的研究方向。 塑料制品等高分子材料的广泛应用带动了阻燃剂的迅速发展，阻燃剂已成为塑料助剂中仅次于增塑剂的第二大助剂, 其应用日益广泛, 新品种不断增加。由于卤系阻燃剂在燃烧时会产生有害气体, 因此, 其应用在某些领域受到了限制。开发新型高效、低毒的无卤阻燃剂已成为当今阻燃剂研究的热点。 传统阻燃体系在阻燃高分子材料中发挥了重要的作用，但在面对设计阻燃剂及阻燃聚合物时如何提高阻燃体系的阻燃效率、如何保持环境稳定性可持续发展的最新要求等方面的问题时，就显现难以跨越的技术瓶颈。 硅是一种无毒的元素, 硅系阻燃剂可通过在固相中生成致密的硅炭层, 隔绝氧气, 有防熔滴作用；磷系阻燃剂可通过凝聚相聚磷酸膜阻燃或气相捕捉自由基阻燃；硫元素可改变分解历程，在凝聚相中阻燃。 随着人们对材料阻燃要求的不断提高,只含有单一阻燃元素的阻燃剂越来越难以满足实际需求。因此,多元素配伍协同发挥阻燃高效能的研究与应用成为阻燃技术发展的前瞻趋势。其中,磷元素(p)在燃烧时可生成一种聚磷酸膜包覆在材料表面,起到隔热绝氧的作用；硅元素(si)受热时能生成致密坚实的si—c层,有效防止材料受热产生熔滴从而引发二次燃烧；硫元素(s)能改变聚合物的分解历程,起到凝聚相阻燃作用,同时能与磷元素产生较好的阻燃协同作用。因此,将si、p、s三种元素组合在一起,可起到良好的协同阻燃效应, 同时由这三种元素复配得到的阻燃剂还与高分子材料具有良好的相容性,因此该类阻燃剂具有广阔的开发应用前景。 贺婧等以二苯基二甲氧基硅烷（dmdps）和1-硫基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛环(spepa)为原料，合成了一种si、p、s三元素协同阻燃成炭剂二苯基硅酸双-1-硫基磷杂-2, 6, 7-三氧杂双环[2.2.2]辛基-4-甲酯 (dpsspe) 。 该化合物热稳定性良好, 分解温度达350℃;当dpsspe的加入量为20%时（以聚对苯二甲酸丁二醇酯 (pbt) 的质量为基准）, pbt的loi达到28%, 且燃烧时成炭不滴落, 表明dpsspe应用于pbt中有良好的阻燃及成炭防滴落效果; 当dpssp e与三聚氰胺聚磷酸盐 (mpp) 的加入量分别为12%和8%时 (以pbt的质量为基准) , pbt的loi达到34%, 且能迅速成炭, 表明dpsspe与mpp复配用于pbt阻燃时表现出协同增效性。而且，以丙基三甲氧基硅烷(ptmo)和1-硫基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(spepa)为原料,合成了一种笼状硫代磷酸酯阻燃剂——丙基硅酸三-1-硫基磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛基-4-甲酯(pstspe)。产物具有良好的热稳定性,其可对聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)产生良好的阻燃及成炭、防滴落效果;当其与三聚氰胺聚磷酸盐(mpp)复配用于pbt阻燃时,表现出明显的协同阻燃效应。
本课题研究有机硅阻燃成炭剂，为在前人基础上进一步将有机硅阻燃成炭剂更进一步发展，将氮元素引入成炭剂中，使得成炭剂可在高分子材料中发挥更进一步的阻燃作用，实现硅、氮、磷、硫四元素既可单独阻燃，又能协同作用的高效有硅机阻燃成炭剂。
有机硅阻燃成炭剂与高分子材料的结合，可在改变材料阻燃性能的情况下，对材料本身力学、电学、机械性能无害。将有机硅阻燃成炭剂通过物理或化学方法添加到高分子材料中，实现在较高温度下对材料尽可能地保护与保证火势在可控范围内，对于改善高分子材料在实际应用中的不足，保护生命财产安全有重要意义。
2. 研究内容和预期目标
本课题研究将高活性端乙烯基硅油等有机硅通过引入磷、氮、纳米材料制备阻燃成炭剂，用于环氧树脂、聚氨酯等材料，起到阻燃、增强等作用，具体研究内容包括：
1.合成、改性有机硅阻燃成炭剂，结合纳米材料，制备环境友好阻燃成炭剂及其复合材料，用于高分子（如天然橡胶、聚氨酯等）阻燃领域；
2.通过锥形量热仪、氧指数等方法研究阻燃成炭效果，优化材料设计。
3. 研究的方法与步骤
（1）化合物a的合成
4. 参考文献
[1]吴笑,许博,朱向东,辛菲,钱立军,刘吉平.催化阻燃聚合物的研究进展[j].材料工程,2018,46(09):14-22.
[2]顾明玉,董延茂,宗泽,赵羿博,彭书林.糠醇树脂基聚氨酯硬泡的阻燃性能研究[j].聚氨酯工业,2018,33(03):31-34.
[3]张金树，任元林，陆俊杰，三-(1-硫代-1-硫杂-2,6,7-三氧杂双环-[2.2.2]-辛烷基-4-亚甲基)磷酸酯的合成及表征[j].天津纺织科技，2007，4（10）:14-18.
5. 计划与进度安排
（1）2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期第1周~第2周（2022-11-12~2022-3-8），查阅资料，准备开题报告，外文论文翻译；
（2）第3周~第5周（2022-3-11~3-29），有机硅阻燃成炭剂合成、表征；
（3）第6周~第9周（2022-4-1~4-26），有机硅阻燃成炭剂在环氧树脂、聚氨酯中的阻燃增强应用研究；
