有机膦阻燃剂二甲基膦酸铝的合成与应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

自1940年以来，合成高分子得到了飞速发展，塑料、有机玻璃和各种橡胶制品的应用越来越为广泛，这些聚合物的优异性使得他们被人类广泛使用，但这些高分子材料的一种非常致命的问题----这些材料易燃，从而导致火灾频繁发生。在中国，2003—2012这十年期间，我国年均共发生了火灾18万起、1698人在火灾中死亡、1426人在火灾中受伤，火灾导致的直接财产损失约16.26亿元。因此阻燃剂方面的研究与应用应运而生。

当今，阻燃剂已然是合成高分子材料的重要添加剂，它能够使得合成材料由易燃、可燃变为难燃，甚至达到自熄的效果。主要机理是是高分子材料表面发生碳化而降低热传导，并能在表面生成氧化膜来做隔离层。阻燃剂的品种与日俱增,但是品质参差不齐，各有各的特点，有机膦系阻燃剂种类已经达到了上百种，主要有磷酸酯，膦酸酯，亚磷酸酯，杂环类磷酸酯等，而且种类还在不断丰富中，人们现在对有机膦系阻燃剂的研究的重点主要在两个方面：一是合成工艺的优化，因为有机膦系阻燃剂大部分合成工艺较为复杂，甚至不能工业化生产，而且一些中间体可能具有一定毒性，二是有机膦系阻燃剂自身的缺点，如热稳定性较差，多为液体，挥发性大。

随着国家对阻燃技术要求力度的加强，我国阻燃剂的开发和发展前景大好。我国阻燃剂无论是在品种上还是在数量上都与发达国家存在差距，因此应该提高我国开发创新能力，推动阻燃剂工业朝着环保化、低毒化、高效化、多功能化的方向发展。科学家开始致力于研究阻燃剂及阻燃材料并将其应用到实际生产生活中，超精细技术、消烟技术、微胶囊化技术、复配协同技术和交联技术等开始登上阻燃剂发展的大舞台^［3］。阻燃剂的发明与应用有效降低了火灾的危害，为及时的营救争取了宝贵的时间，能够使损失达到最小化。目前我国阻燃技术基本能跟上世界的步伐，并且还制定了一套与发达国家同样严格的阻燃标准。但是，在现实生活中，火灾总是频频发生，这说明我国的预防和消防力度还不够，应用于公共场所的防火产品标准不统一，以至于防火产品的总量和运用效果远远落后于发达国家。1997年，美国的阻燃剂制品已经达到所有使用量的四成，而中国却不到0.9％，因而可知，阻燃剂无论在国内还是国外，都有广阔的工业化推广应用前景。

目的与意义：

本课题研究的膦系阻燃剂具有低烟、无毒、无卤的优点，非常适合阻燃剂市场的发

展方向。 磷添加剂的作用机理，是阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。研究二甲基膦酸铝阻燃剂的合成与应用可以拓宽有机膦系阻燃剂的合成路线，了解其优缺点，得到它的应用性能等。

二烷基次磷酸盐是近年开发的新一代绿色环保磷系阻燃剂，其结构式如下，

其中R1,R2为C₁~C₆的烷基（如甲基，乙基，正丙基等）或芳基，M系金属，如锌，钙，铝等。次磷酸盐及以次磷酸盐为基的阻燃剂可用于热塑性塑料（如PA，PBT等）纤维及纺织品的阻燃，特别适用于薄壁电子元器件，透明制片及薄膜。烷基次磷酸盐的阻燃效果可部分解释为师由于其中磷的百分含量高，结构中缺少P-O-C键，有助于水解稳定性，而且金属阳离子的存在可防止阻燃剂挥发损失和污染环境，同时，这些金属阳离子的盐具有较好的抑烟作用，这对烷基次磷酸盐的阻燃效果来讲，无异于如虎添翼。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要是以甲基二氯化膦和甲醇为原料合成一种有机膦阻燃剂二甲基次膦酸铝，该阻燃剂含磷量高、稳定性好，与材料相容性好。探讨其合成路线的研究工艺，合成出产品，检测其结构，全面研究它的物化性能及阻燃应用性能等。

具体研究内容如下：

（1）查阅资料制定可行的合成路线。

3. 研究的方法与步骤

以甲基二氯化膦和甲醇为原料合成

4. 参考文献

[1] 王新龙, 韩平. 有机磷阻燃剂研究进展[j].精细石油化工进展, 2002,3(6):33-39

[2] 王彦林, 杨健, 邹国栋.笼状含硅季鏻阻燃抗静电剂的合成研究[j].化学世界, 2013,1：43-46

[3] 逸潇, 杨丽, 毕成良, 等.磷系阻燃剂的现状与展望, [j].天津化工, 2009, 23（1）：1-4

5. 计划与进度安排

3.10-3.25 对毕业设计的课题做初步了解，查阅文献，了解研究背景与研究意义和目的，设计出一条合适的合成路线。

3.26-4.15 开始做实验，探索合适的反应条件，如温度，催化剂，压强等。

4.16-5.4 对产物的进行表征测定，用红外光谱，核磁共振氢谱，阿贝折射仪等测出产物的官能团，结构，折光率等，并判断产物纯度，计算产率。