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目前,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的应用范畴已经遍及纤维、包装、薄膜、工程塑料等,极大地丰富了人们的生活,但其极限氧指数低,仅为21%,这导致其在空气中遇到火源时极易发生火灾,从而使得人们正常舒适的生活中存在着不可估量的安全隐患。 本课题在课题组前人研究的基础上采用反向沉淀法制备出CMSs@MH核壳型阻燃剂,研究得出其最佳制备工艺为:反应温度为45℃,反应时间为18 h,分散剂PEG6000含量为2 wt%,反应物NaOH与MgCl2浓度比为2:1,核壳比为2:1;CMSs@MH核壳结构阻燃剂粒径约为800 nm,MH包覆层厚度约为50 nm。 与纯PET相比,添加同等微量(0.5 wt%)的阻燃剂后,MH对PET的LOI值提高较小,有抑烟效果;CMSs对PET的LOI值提高较大,但无抑烟作用;经物理混合的CMSs/MH对PET的LOI值提高不大,反而恶化了烟的产生;CMSs@MH核壳型阻燃剂对PET的LOI值提高最大,其值为26.9%,且有显著地抑烟效果,通过UL-94的V2级测试,自熄时间显著缩短,防火安全等级提高,对PET的阻燃效果最明显,并提高了PET的热稳定性和结晶度,但会造成力学性能的轻微降低。 为进一步改善PET的力学性能,采用酯交换法在其表面包覆一层PET低聚酯形成MCMSs@MH微胶囊阻燃剂,研究得出其最佳制备工艺为:CMSs@MH与DMT质量比为1:1,反应时间为7 h,KH550改性剂含量为10%;硅烷偶联剂以氢键和Si-O键包覆在CMSs@MH无机阻燃剂表面形成100 nm左右的有机囊壁,最终形成了粒径约为1μm的MCMSs@MH微胶囊阻燃剂。 与微胶囊化前阻燃剂CMSs@MH相比,同一阻燃剂含量时,微胶囊化后阻燃剂MCMSs@MH可以显著提高PET材料的力学性能,阻燃性能影响较小;而随着微胶囊阻燃剂MCMSs@MH含量的升高,力学性能持续降低,阻燃效果先升高后降低,当MCMSs@MH含量为2.0 wt%时,阻燃效果最好,此时PET复合材料的PHRR值降低为347.34 kW/m2,与纯PET相比降低了71.8%,且对PET起到了抑烟效果,热降解后的残炭含量提高至17.6%,与纯PET相比提高了33.3%,这可能是由于微胶囊囊壁受热后破裂释放出囊芯阻燃剂,其与PET材料在燃烧过程中发生交联反应生成致密的网络状结构炭层,最终阻碍了可燃物的继续燃烧。