论文部分内容阅读
聚酯(PET)具有高模量、高强度、耐酸性和耐热性等优良性能,广泛应用于化学纤维、工程塑料等领域,由于聚酯易燃,制约其应用领域。对其阻燃性能的研究具有重要的理论和实践意义。本文将共聚方法和纳米技术相结合,利用磷系阻燃剂的高效性与无机材料的阻隔效应,合成系列无卤阻燃阳离子染料易染共聚酯,并分析其阻燃和抗融滴特性。以间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)为第三单制备阳离子易染共聚酯(HCDP)的基础上,采用双羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)、羟甲基苯基次磷酸(HMPPA)为共聚型阻燃剂,成功合成双羧乙基苯基次磷酸-阳离子染料易染共聚酯(CEPPA-HCDP)和羟甲基苯基次磷酸-阳离子染料易染共聚酯(HMPPA-HCDP)。然后本文将经过表面修饰的纳米蒙脱土添加至聚合体系中,分别获得纳米蒙脱土协效CEPPA或HMPPA的阻燃阳离子易染共聚酯(CEPPA-HCDP-MMT或HMPPA-HCDP-MMT)。最后利用聚合体系中所产生的酯化水,水解催化剂钛酸正丁酯得到二氧化钛的途径,使其原位分布于共聚酯中,制备纳米二氧化钛协效CEPPA或HMPPA的阻燃阳离子易染共聚酯(CEPPA-HCDP-TiO2或HMPPA-HCDP-TiO2)。在成功制备上述两系列含磷阻燃阳离子染料易染共聚酯的基础上,本文以无机纳米粒勃姆石(ALOOH)为阻燃剂,同时结合钛酸正丁酯水解的方法获得原位分散的ALOOH系阻燃阳离子易染共聚酯(ALOOH-HCDP和ALOOH-HCDP-TiO2)。分别分析上述三系列无卤阻燃阳离子染料易染共聚酯聚合机理和工艺条件,并利用特性粘度、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热台偏光显微镜、极限氧指数测试、垂直燃烧测试(UL-94)、热裂解色谱质谱(Py-GC-MS)和热失重分析(TG)等方法研究了共聚酯的结构性能和阻燃机理。研究结果表明：磷系与无机纳米阻燃剂均能提高共聚酯阻燃效果,添加蒙脱土与二氧化钛后会极大改善共聚酯燃烧过程中的熔融滴落现象。通过对比三种阻燃聚酯的燃烧性能,发现HMPPA-HCDP-TiO2的阻燃性能和抗融滴效果最佳。含磷阻燃共聚酯的阻燃机理主要为凝聚相成炭,无机粒子的加入会进一步促使炭层结构致密化；无机阻燃共聚酯的阻燃机理是吸热作用,同时无机纳米粒子将附着在共聚酯基体上,从而起到凝聚相阻燃作用。