【摘 要】
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聚酯高分子材料具有优良的物理性能、易加工性,耐腐蚀性等优点被广泛的应用在纺织品、电子电器、建筑材料、航天航空等领域。然而传统的聚酯高分子材料自身的化学结构以及较低的极限氧指数(LOI)限制其在很多领域的应用。绝大部分的通用型聚酯高分子材料容易燃烧,燃烧时会有熔融滴落和有毒物质的产生,严重的威胁到了生命和财产安全,因此,阻燃环保材料的研发成为当前研究的重点。聚合物阻燃处理的关键是阻燃剂的选择,无机阻
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聚酯高分子材料具有优良的物理性能、易加工性,耐腐蚀性等优点被广泛的应用在纺织品、电子电器、建筑材料、航天航空等领域。然而传统的聚酯高分子材料自身的化学结构以及较低的极限氧指数(LOI)限制其在很多领域的应用。绝大部分的通用型聚酯高分子材料容易燃烧,燃烧时会有熔融滴落和有毒物质的产生,严重的威胁到了生命和财产安全,因此,阻燃环保材料的研发成为当前研究的重点。聚合物阻燃处理的关键是阻燃剂的选择,无机阻燃剂氢氧化镁作为一种环境友好的阻燃剂,不仅无毒无污染而且价格低廉,热稳定性好还能在聚合物燃烧时降低其表面的温度,达到阻燃、抑烟的效果。常规的氢氧化镁为了达到优异的阻燃效果,往往添加量比较大、与基体的相容性差,为了改善氢氧化镁在基体中的分散性,本论文通过纳米技术和本征反应结合将功能化的氢氧化镁接枝在聚酯链上,制备了一系列本征阻燃性能的聚酯复合材料,有效的克服了传统无机阻燃剂的缺陷。主要研究内容如下:1、氢氧化镁(MH)通过与二元羧酸顺丁烯二酸酐(MA)进行中和反应制备了有机化氢氧化镁阻燃剂(OMH),以OMH为酯化反应组分之一,通过共聚的形式制备得到无卤低烟阻燃不饱和聚酯树脂复合材料(FR/UPR),对所制备的不饱和聚酯树脂的结构、表面形貌及阻燃性能进行了表征。实验数据表明在添加1%OMH和6%EPG后,FR/UPR复合材料的LOI从20.5%增长到26.4%,峰值热释放速率和总的热释放量分别降低了67.3%和31.6%。燃烧之后的炭层类似于蜂窝状,能够有效阻隔易挥发降解物与空气中的氧气接触,有效的控制燃烧的持续。2、设计合成了一种功能有机镁盐(OFMS),将OFMS作为共聚单体引入到PET聚合物链上制备得到本征阻燃聚酯复合材料(PET/OFMS)。对OFMS的结构进行了表征,发现MH两端的羟基完全发生了反应,并且OFMS为晶型结构完整的晶体;对复合材料的力学性能以及阻燃性能进行了考察,结果显示,当分别添加4%OFMS和MH时,材料的LOI可分别达到了28%和25%;PET/OFMS4和PET/MH的弯曲强度分别为60 MPa和40 MPa,说明OFMS对材料机械性能和阻燃性能的提升有积极的作用。材料燃烧后表面形成紧密连续的炭层能够作为阻隔屏障,显著的降低了材料的热释放速率、总的热释放量、一氧化碳和二氧化碳的释放量,进而有效的防止材料在高温下的进一步降解。3、通过9,10-二氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-丁二酸(DDP)和MH反应,合成了一种新型的磷-镁阻燃剂(PMFR),PMFR与对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)通过原位聚合制备得到不同阻燃剂含量的共聚酯复合材料(PET/PMFR)。TGA测试标志着阻燃剂的引入明显的提高了材料的热稳定性,引入不同含量的PMFR时,复合材料在700°C时的残炭率有明显增加;尤其是当PMFR的添加量达到2.5%时材料的断裂伸长率、弯曲模量和弯曲强度分别提高了96.2%、6.5%和6.6%;LOI从24%增长到29%。此外通过垂直燃烧实验(UL-94)测试发现PMFR的阻燃性和抗熔滴性能明显优于MH和DDP。
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