论文部分内容阅读
环三磷腈类衍生物具有高效阻燃性,被较多地应用于PET的阻燃研究,然而,磷腈类阻燃剂的加入同时会导致PET力学性能的下降。而且,近年来有机磷对于环境和人体的危害愈受人们的关注。本文拟设计合成一类高效低磷的PET用阻燃体系,在达到阻燃效果的同时尽量降低阻燃剂中的磷含量以及减少对PET力学性能的影响。为了增加阻燃剂与PET基体的相容性,根据相似相容的原理分别选取含酯基的磷腈衍生物和三嗪衍生物作为阻燃添加剂,复配到PET基体中,考察二者的协同阻燃效应以及对PET力学性能等的影响。具体如下:以六氯环三磷腈、丙烯醇和对羟基苯甲酸为原料,合成了对羟基丙烯酯改性的环三磷腈衍生物,即HACP;考察阻燃剂HACP对PET阻燃性能的影响。结果表明,HACP对PET的极限氧指数提高较多、对熔滴性改善不明显。以三聚氯腈((CNCl)3)、丙烯醇(C2H3CH2OH)和对羟基苯甲酸(HOC6H4COOH)为原料,通过酯化和亲核反应合成了对羟基丙烯酯改性的三嗪衍生物,即TATZ;利用热重分析(TG)对其热稳定性和降解机理进行探究;采用直接熔融共混的方法将阻燃剂TATZ添加到PET中,考察阻燃剂TATZ对PET阻燃性能,机械性能和热性能的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明,TATZ在赋予PET阻燃性能的同时,对其机械性能基本无影响;并且TATZ的加入可以提高PET的结晶速率;阻燃剂TATZ在复合材料的热氧化裂解的过程中,能够有效的抑制分子链的进一步断裂成可燃小分子,从而促进复合材料在高温或燃烧过程中的成炭。通过熔融共混和热熔注塑制备PET/HACP/TATZ基复合材料,考察两种添加剂对PET的阻燃性及力学性能等的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明,磷腈类阻燃剂和三嗪类成炭剂共同应用到PET中进行阻燃改性,从PET/6.7%HACP/3.3%TATZ复合材料的LOI协同效应值2.76(LOI协同效应值大于1就表明组分之间有明显的协同作用),可以明显看出两组分在复合材料的LOI值上,有明显的相互阻燃效果增强的协同效应;MCC测试表明PET/6.7%HACP/3.3%TATZ复合材料热释放速率峰值和热释放总量较纯PET分别下降了30.9%和17.1%,且其释热峰明显变宽,说明其在燃烧过程中有效的抑制PET材料的释热,降低了其热释放总量;HACP和TATZ的加入同样改善基质的结晶速率和结晶能力,其结晶峰明显变得尖锐,结晶范围变窄,表明添加阻燃剂提高了材料的结晶速度,可以促进基体形成更为完善的结晶;两种添加剂在气相和凝聚相间均有良好的协同作用,燃烧后形成褶皱状致密炭层,隔绝热量和气体的传递,提高基体的阻燃性能;但是机械性能受阻燃添加剂的影响有所下降,也成为接下来需要进一步研究方向。