镁基功能化阻燃剂及本征阻燃聚酯的制备及性能

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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其良好的机械性能和热稳定性而被广泛应用到产品包装、织物及电子零器件等领域。但PET存在易燃的特点,为了提升PET阻燃性能,通常会使用物理添加的方式来达到阻燃的目的,但添加型阻燃剂会对PET的机械性能产生恶劣的影响。本论文从单体结构、单体所含元素及不同单体复合体对PET阻燃与机械性能的影响等方面,对功能单体进行了设计,通过缩聚的方式制备了本征阻燃PET,具体研究内容如下:1、以苯基磷酸与氢氧化镁为原料,制备了一种具有对称结构的有机无机杂化功能阻燃剂MH-PPOA;通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了MH-PPOA的形貌和结构。将功能阻燃剂以缩聚的方式引入PET的分子链中,制备了一种阻燃与机械性能兼具的高性能聚酯;利用~1H-NMR光谱对(MH-PPOA)15-co-PET的结构进行了表征;对(MH-PPOA)n-co-PET的阻燃和机械性能进行了考察,对其阻燃机理进行了探究。结果表明:在对阻燃与机械性能的综合考量下(MH-PPOA)9-co-PET的综合性能最优,其极限氧指数增加了6.3%;UL-94达到了V-0等级。相比纯PET,峰值热释放速率(PHRR)、峰值产烟率(PSPR)、峰值一氧化碳产生率(PCOPR)和峰值二氧化碳释放率(PCO2PR)分别降低了55.9%、35.3%、58.8%和57.2%。2、以二氯磷酸苯酯与对氨基苯甲酸反应合成一种单体(PBDA),再将PBDA与氢氧化镁反应得到功能阻燃剂MH-PBDA;将MH-PBDA以不同的质量比引入聚酯链中,制备得到了本征阻燃聚酯(MH-PBDA)n-co-PET;通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对(MH-PBDA)n的形貌和结构进行了表征;利用~1H-NMR光谱对(MH-PBDA)7-co-PET的结构进行了表征;对(MH-PBDA)n-co-PET的阻燃和机械性能进行了考察;对其阻燃机制进行了探索。结果表明:(MH-PBDA)7-co-PET的阻燃性能最好,UL-94测试中达到了V-0等级;相比纯PET,峰值热释放速率、峰值产烟率、一氧化碳峰值产生率和二氧化碳峰值产生率分别降低了66%、44%、73%和61%。3、以氢氧化镁与植酸制备了MH-PA;以亚磷酸与六水合三氯化铁制备了Fe-P;将三种不同的阻燃剂MH-PA、Fe-P、二苯基硅二醇(DHDPS)及复合体(MH-PA/DHDPS)和(Fe-P/DHDPS)分别引入PET分子链中,制备得到了共聚酯材料;通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了阻燃剂的形貌和结构;利用~1H-NMR光谱对本征阻燃PET的结构进行了表征;对本征阻燃PET的阻燃性能和机械性能进行了考察;对其阻燃机理进行了探究。结果表明:(MH-PA/DHDPS)5-co-PET的极限氧指数为29.1%,并且达到了V-0等级。相比纯PET,DHDPS5-co-PET的峰值热释放速率、峰值产烟率、一氧化碳峰值产生率和二氧化碳峰值产生率分别降低了65.6%、72.4%、33.3%和65.2%。
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