含磷阻燃聚酯的合成动力学及其性能

为探究9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)类阻燃剂对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合反应过程的影响,以[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸(DDP)作为反应型阻燃剂,通过聚合反应得到磷含量不同的阻燃PET(PET-DDP),研究其聚合反应动力学并分析DDP添加量、缩聚反应温度对合成反应动力学的影响,并分析了PET-DDP的阻燃性能和力学性能。结果表明:聚合条件不变的情况下,随DDP添加量的增加,酯化反应阶段反应釜内压力升高速度加快,有利于乙二醇中对苯二甲酸的溶解,反应活化能由81.37 kJ/mol降低至59.52 kJ/mol,缩聚反应的反应速率常数K减小,反应活化能由69.67 kJ/mol增加至233.49 kJ/mol,聚合物熔点降低,结晶性能和力学性能下降;当缩聚反应温度为270℃,磷质量分数为1.10%时,PET的阻燃性能得到明显提升,极限氧指数为34%,与纯PET相比,热释放速率峰值和总热释放量分别降低了45.2%和27.3%,且炭层的连续性和致密性明显增加。

基于均三嗪环结构的聚己内酰胺6复合树脂制备及其抗熔滴阻燃特性

针对聚己内酰胺6(PA6)高温氧化诱导分子链断裂产生的持续燃烧和熔体滴落等问题,利用均三嗪环阻燃剂(CFA)的膨胀成炭性质,采用熔融共混方式得到阻燃抗熔滴PA6复合树脂,分析了CFA阻燃剂的成炭性能,研究了添加不同质量分数CFA阻燃剂的PA6复合树脂的阻燃性能与燃烧后残炭的结构及形貌。结果表明:当CFA质量分数为8%时,阻燃抗熔滴PA6复合树脂的垂直燃烧等级达到V-0级,点燃后仅燃烧1 s即熄灭,熔滴滴落1滴;阻燃抗熔滴PA6复合树脂极限氧指数从纯PA6的24.5%提升到33.4%,总烟释放量下降13.3%;受阻燃剂高温残炭量高的影响,随着CFA质量分数的增加,在空气氛围中,残炭量从纯PA6的1.87%提高到4.84%;CFA诱导PA6阻燃机制为气相中的不燃性气体的稀释效应以及凝聚相中炭层的阻隔效应;CFA阻燃剂的加入并未导致PA6拉伸断裂强度下降,反而使其有所提升,CFA质量分数为8%时,PA6复合树脂的拉伸断裂强度提升28.8%。

基于三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的膨胀型阻燃剂对聚合物燃烧性能的影响

针对聚合物燃烧性能差的问题,以三(2-羟乙基)异氰尿酸酯和精对苯二甲酸为原料合成2种酯化程度不同的成炭剂三(2-羟乙基)异氰尿酸对苯二甲酸酯(T-ester43和T-ester45),将这2种成炭剂与聚磷酸铵复配后形成膨胀型阻燃剂(IFR43和IFR45),熔融共混添加在4种常见聚合物中。结果表明:经过部分酯化反应,成炭剂的分解温度提高至300℃以上,700℃的残炭量也由1%提高至10%左右;与各自的单独聚合物相比,加入质量分数为20%的IFR43后,聚酰胺6的残炭量增加了14.97%,聚酯的残炭量增加了9.69%,聚乳酸(PLA)的残炭量增加了11.59%,聚丙烯的残炭量增加了7.25%,4种阻燃共混物的极限氧指数均提高6%~7%,熔滴情况也得到改善;膨胀型阻燃剂对PLA的结晶具有明显的促进作用。

磷系阻燃剂/硼酸锌复合阻燃PET的制备及性能研究

在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的酯化过程中添加含磷共聚型阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸（CEP-PA）（其中磷质量分数相对PET为0.6％）和硼酸锌（ZB）（相对PET质量分数为0.05％ ～0.2％）分别作为主阻燃剂和助阻燃剂制备复合阻燃PET,研究了阻燃PET的热性能、燃烧性能和燃烧前后的成炭形貌.结果表明：与纯PET比较,单独添加质量分数为0.05％ ～0.2％的ZB时制备的阻燃PET,其热性能变化不明显,极限氧指数（LOI）提高到27％,残炭量提高,抑烟效果比较明显,抗熔滴性能得到改善;在PET中共同添加ZB和CEPPA所制得的复合阻燃PET的热降解残炭率最高为14.4％,LOI进一步提高到29％,燃烧残炭表面致密,综合阻燃性能更好.

碳基纳米材料在聚合物阻燃中的研究进展

综述了国内外碳基纳米材料在聚合物阻燃应用中的研究进展。重点讨论了碳纳米管(CNTs)、石墨烯(Gr)、纳米炭黑(NCB)等碳基纳米材料本体阻燃行为、经化学改性后或与其它阻燃剂协同使用时对聚合物阻燃性能的影响,对其阻燃现象进行对比分析,并对其阻燃机理进行探讨,进一步分析了碳基纳米材料在聚合物阻燃应用中存在的问题。最后,对碳基纳米材料在聚合物阻燃应用中的发展趋势进行了展望。

膨胀型阻燃剂对含磷阻燃聚酯燃烧性能影响的研究

以三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)和对苯二甲酸(PTA)为原料合成三(2-羟乙基)异氰尿酸对苯二甲酸酯(T-ester),并利用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征。将T-ester(同时具有炭源和气源的作用)与聚磷酸铵(APP,酸源)复配后形成一种新型膨胀型阻燃剂(IFR),应用于含磷阻燃聚酯(FRPET)的阻燃性能研究中。采用极限氧指数(LOI)、熔滴测试及锥形量热表征其燃烧性能,热重测试表征其热稳定性。研究发现,在固定添加量20%的情况下,FRPET/IFR17-3的阻燃效果最佳,其700℃的残炭量能增加到23.2%,LOI提高到32%~33%,1min内熔滴数目也降至28滴。此外,通过观察锥形量热测试后的样品表面,可以发现连续膨胀的炭层。

膨胀型阻燃剂对含磷阻燃PET性能的影响

以三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC)和精对苯二甲酸(PTA)为原料合成三(2-羟乙基)异氰脲酸对苯二甲酸酯(T-ester),将T-ester与聚磷酸铵(APP)复配后形成一种新型膨胀型阻燃剂(IFR),与含磷阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(FRPET)进行熔融共混,研究了IFR对FRPET性能的影响。结果表明:所合成的Tester经红外光谱和核磁共振氢谱表征为目标产物;在固定APP与T-ester的质量比为17∶3时,随着IFR添加量的增加,FRPET的热分解温度降低,残炭量增加,烟雾释放速率和释放量降低;当IFR质量分数达到25%时,FRPET/IFR共混物在700℃的残炭率由纯FRPET的9.2%增加到24%,极限氧指数由24%~25%提高到32%~33%,1 min内熔滴数目也由44滴降至26滴。

阻燃聚左旋乳酸及其纤维的制备与结构性能

为提高聚左旋乳酸(PLLA)的阻燃性及其可纺性,设计了环保[(6-氧-6H-二苯并-(c,e)(1,2)-氧磷杂己环-6-酮)-甲基]-丁二酸(DDP)阻燃PLLA体系,通过双螺杆熔融挤出方法制备了PLLA/DDP阻燃复合物,借助锥形量热仪、极限氧指数仪、垂直燃烧仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、热失重分析仪对复合物的结构与性能进行表征,研究了阻燃剂质量分数对PLLA阻燃性能的影响及其阻燃机制,并对阻燃剂最优添加量时的纺丝工艺及纤维性能进行分析。结果表明:当DDP质量分数为9%时,复合物的阻燃性能显著提高,其极限氧指数达到29%,垂直燃烧测试达到V-0级;复合物在800℃时的残炭量由10. 7%增加到13. 5%,且在该添加比例下具有优良的可纺性;将初生纤维3倍牵伸热定型后,其断裂强度为1. 77 c N/dtex,断裂伸长率为44. 9%。

磷氟协同阻燃PET的制备及性能研究

为了提高PET的阻燃性能,设计了无卤环保阻燃剂[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸(DDP)/氟化物(ZZF)协同阻燃体系;采用原位聚合的方法分别制备了DDP/PET、DDP/ZZF/PET阻燃聚合物,借助扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重(TG)、锥形量热(CONE)、极限氧指数(LOI)及垂直燃烧(UL-94)等仪器研究了不同质量分数的DDP及ZZF对PET性能的影响。结果表明:单独添加DDP,质量分数达到15%时,其LOI值达到34%,UL-94级别也通过V-0级。将DDP和ZZF共同加入到PET中后发现二者可以起到良好的协同阻燃效果,当添加的DDP质量分数为9%、添加的ZZF质量分数为0.5%时,聚合物的LOI值达到了34%,UL-94能够通过V-0级;相比纯的PET样品,新体系热失重残炭量增加了49.4%,总热释放量降低了26.9%,热释放速率峰值降低了45.6%,达到了良好的阻燃效果。

层层自组装阻燃改性聚酯织物的制备及其性能

为解决阻燃聚酯织物熔滴严重的问题,采用紫外光(UV)辐照接枝共聚技术,通过1-羟基环己基苯甲酮的光引发作用,将阴离子型丙烯酸(AA)接枝到阻燃聚酯织物表面,在此基础上设计了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)与磺丁基-β-环糊精(SBE-β-CD)抑熔滴体系,在接枝织物表面进行层层自组装制备阻燃抑熔滴聚酯织物,并对改性后织物的形貌、热稳定性和阻燃性能进行表征。结果表明:引发剂质量分数为4%,AA质量分数为12%,紫外光照射时间为10 min时,阻燃聚酯的接枝率较优,为5.08%,但随着接枝率的增加其极限氧指数(LOI值)有所降低;层层自组装改性后的聚酯织物,在组装层数为12时,其极限氧指数可达到28%,成炭明显,垂直燃烧测试无熔滴产生,燃烧性能得到明显改善。

碳点对阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯性能的影响

为探究零维碳纳米材料碳点(CDs)对阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯(FRPET)热力学性能、阻燃性能、力学性能及荧光性能的影响,将对PET具有良好阻燃效果的共聚型阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)与碳点同时采用原位聚合的方式添加到PET基体中,研究碳点添加量对FRPET各项性能的影响规律。通过极限氧指数(LOI值)、垂直燃烧(UL94)、锥形量热(CONE)等测试分析不同碳点添加量对FRPET的性能影响。结果表明:在碳点添加量为1.50%时,FRPET的LOI值最高可达34%,垂直燃烧级别为V-0级,较只添加CEPPA的FRPET引燃时间变长、热释放速率峰值与平均热释放速率及总热释放量均降低;加入CDs后FRPET的力学性能也有很大改善,且赋予了荧光性能,有益于拓宽FRPET的应用领域。

无卤阻燃剂在聚合物阻燃中的应用研究进展

近几年来,无卤阻燃剂凭借其高效、低烟、低毒等特点,在阻燃领域的开发与应用受到越来越多的关注,已然成为阻燃高分子研究的重要发展方向。本文对近年来一些无卤阻燃剂在聚合物中的应用研究进展做了简要综述,并对其阻燃机理进行一定分析。最后,对聚合物阻燃剂的未来发展方向和趋势进行了展望。

差异化聚乳酸纤维的工艺及性能研究

以不同纤度、不同截面的本色及有色聚乳酸纤维生产为实例,通过对聚乳酸生产工艺参数的调控,建立了聚乳酸纤维生产过程中不同纤维纤度、截面、颜色与喷丝板、泵供量、纺丝温度和牵伸倍数等的关系,并对纤维形貌及强度进行表征。结果表明,在差异化聚乳酸纤维纺丝过程中,纤维纤度的变化均会引起工艺参数及物理性能的变化。在同一纤度下,异形纤维的泵供量及牵伸倍数偏低、纺丝温度偏高。与本色聚乳酸纤维相比,有色聚乳酸工艺参数及性能均没有明显变化。