论文部分内容阅读
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有高强度、高模量、良好的耐热性和保形性等优点,是一种广泛应用于纤维和非纤维领域的高聚物材料。涤纶也是当前合成纤维中产量最大、用途最广的纤维品种。但由于PET的极限氧指数很低,容易着火发生火灾,所以在它广泛应用的同时,也给人民的生命和财产安全带来了很大的隐患。因此,PET的阻燃改性一直是其研究的一个热点,对涤纶工业发展也具有非常重要的意义。本文选用2-羧乙基苯基次膦酸乙二酯（CEPPA-EG）为主阻燃剂,蒙脱土（MMT）和硼酸锌（ZB）为辅助阻燃剂,将CEPPA-EG与对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）进行共聚反应制备了一系列不同磷含量的含磷共聚酯（PET-co-CEPPA）。对MMT进行改性得到有机蒙脱土（OMMT）,对ZB进行包覆得到改性硼酸锌（ZB@SiO2）。利用原位聚合法制备了一系列不同OMMT含量的含磷共聚酯/蒙脱土（PET-co-CEPPA/MMT）纳米复合材料以及一系列不同ZB@Si O2含量的含磷共聚酯/改性硼酸锌（PET-co-CEPPA/ZB@Si O2）复合材料。利用差示扫描量热仪、热重分析仪、极限氧指数仪和垂直燃烧仪等研究了合成材料的热性能、热稳定性和燃烧性能等。通过熔融纺丝制得阻燃涤纶纤维,并对其力学性能和燃烧性能进行了测试与表征。结果表明:（1）未改性的ZB对PET的聚合过程具有强烈的催化作用,导致制得的PET的特性粘度大幅降低;采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2包覆的ZB,在ZB表面形成了一层致密的保护膜,有效抑制了ZB对PET聚合过程的催化作用。当体系中原料H2O/NH3/TEOS的摩尔比为7.1:3.4:1时,可以达到良好的包覆效果。（2）在PET主链上引入CEPPA对其特性粘度影响不大,但PET-co-CEPPA的玻璃化转变温度（Tg）和熔融温度（Tm）均随着磷含量的增加而降低。加入OMMT以后,随着有机蒙脱土添加量的增加,PET-co-CEPPA/MMT纳米复合材料的特性粘度降低,Tg增大,Tm变化不大,冷结晶温度（Tcc）和热结晶温度（Tmc）整体呈升高趋势,过冷度（△Tmc）整体上呈现出减小的趋势,当OMMT添加量为1.5wt%,结晶性能最佳。加入ZB@Si O2后,PET-co-CEPPA/ZB@SiO2复合物的特性粘度无明显变化,Tm变化无明显规律,Tg和Tmc升高,过热度（△Tcc）和△Tmc均降低,结晶性能提升。（3）PET-co-CEPPA与PET相比,极限氧指数有了很大的提高,自熄效果明显。OMMT与ZB@SiO2的加入,均使得极限氧指数进一步提高,熔滴情况也得到了改善,垂直燃烧等级由V-2提升到V-0。热重和炭层结构分析表明,在氮气气氛下,PET-co-CEPPA的初始分解温度比纯PET低。而添加OMMT和ZB@SiO2之后,复合材料的成炭量、炭层致密性和稳定性都得到了大幅提升。（4）阻燃含磷共聚酯纤维的力学性能与纯涤纶纤维相差不大,极限氧指数由纯PET纤维的22%提高到29%;当加入OMMT和ZB@SiO2后,得到的纤维力学性能都有所下降,但是纤维的阻燃性能明显提升,极限氧指数分别为30.5%和31.7%。