新型侧基含磷共聚酯的阻燃和热降解动力学

利用动态热重分析法（TG）研究了聚酯（PET）及侧基含磷共聚酯（FR—PET）在不同升温速率下的热稳定性及热降解动力学，并通过极限氧指数法（LOI）考察了FR—PET的阻燃性能；采用Flynn—Wall—Ozawa方法分析了PET和FR—PET的热降解表观活化能；利用Coast—Redfem方法通过对不同机理模型的选取，确定了PET和FR—PET热降解动力学机理及其模型，得出了主降解阶段的非等温动力学方程及热降解速率曲线图．研究结果表明，侧基含磷单元的引入提高了聚酯的阻燃性能，侧基上的P—C和P-O键易断裂，从而降低了聚酯的热稳定性．PET和FR—PET的热降解表观活化能（0．1≤α≤0．85）分别为194—227和184～209kJ／mol；PET和FR—PET热降解反应均属于受减速形α—t曲线控制的反应级数机理，其机理函数为厂（d）=3（1-α）^2/3（0．1≤α≤0．85）．侧基含磷单元的引入对PET的主降解阶段的热降解速率并无实质上的影响．侧基含磷共聚酯的凝聚相阻燃作用有限，可能以气相阻燃机理为主发挥阻燃作用．

氢氧化铝对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物力学与阻燃性能及热降解行为的影响

采用极限氧指数、热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)等技术和手段研究了乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)/氢氧化铝(ATH)复合材料的阻燃性能和热降解行为,探讨了 ATH 的添加量对 EBA 力学性能和熔体流动速率的影响。实验数据表明,ATH 的引入能恶化材料的力学性能和加工性能;但可提高材料的阻燃性能,当 ATH 的添加量为60%时,阻燃材料的极限氧指数可达33.1%。ATH 提高了 EBA 在高温下的热稳定性,降低了 EBA 的热降解速率,扩大了热失重温度范围。ATH 以吸热方式在凝缩相和气相中发挥阻燃作用;此外,ATH 分解形成的活性Al_2O_3对 EBA 还具有成炭催化作用,在一定程度上显示出了 ATH 的凝缩相阻燃作用。

含磷阻燃共聚酯的热降解动力学及耐热性能研究

采用不同的升温速率,用Kissinger法研究了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和侧基含磷共聚酯(FR-PET)在氮气气氛中的热降解动力学;采用时-温等效原理对其耐热性能进行了深入研究,确定了动力学参数与材料寿命方程之间的关系,为直接估算材料的使用寿命提供了捷径。结果表明,阻燃剂的引入降低了PET整个热降解过程的平均活化能、指前因子及反应级数,并使PET的不同失重率所对应的时间延长,即FR-PET的耐热性能有所提高;在同一温度下,360℃以前FR-PET失重一半的时间要短于纯PET,在360℃以后则长于纯PET,说明在高温下相对于纯PET要难于点燃。利用Kissinger法确定的寿命与动力学关系式可较准确地预测材料的寿命。

含磷共聚酯纤维的阻燃及热降解性能研究

采用含磷反应型阻燃剂、对苯二甲酸和乙二醇共聚,纺丝得到共聚酯纤维,研究了共聚酯纤维的阻燃性能和热降解行为。结果表明,共聚酯纤维含磷质量分数为0．36％,极限氧指数达31．5％,燃烧时无熔滴、烟雾产生。共聚酯起始热分解温度达391℃,热降解温度390～470℃,氮气气氛下的热分解表观活化能为170～200 kJ／mol(分解度为0．15～0．80),且随分解度的增加而增加,其热降解机理比较复杂。

涤纶织物的新型羟基有机磷酸酯阻燃整理

将自制的羟基有机磷酸酯阻燃剂应用于涤纶织物的阻燃整理,采用极限氧指数(LOI)法、垂直燃烧法、热重分析(TG)和傅立叶红外(FTIR)等技术和手段,研究了阻燃剂对涤纶织物的热降解行为及其阻燃机理。LOI和垂直燃烧法测试表明,随着阻燃剂浓度的提高,LOI逐渐增高,垂直燃烧的损毁长度逐步减小,续燃时间和阴燃时间均为0,且经向断裂强力下降较小。阻燃剂的引入降低了PET的热降解起始温度及可燃挥发性物质的生成速率,但对其在高温下的稳定性影响不大;TG和FTIR结果则表明,阻燃剂对涤纶织物促进成炭的凝缩相阻燃作用非常有限。

MH对EBA阻燃及热降解行为影响

采用极限氧指数法、热重分析和差示扫描量热分析等技术和手段研究了氢氧化镁(MH)对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响。结果表明:EBA/MH复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率均随着MH用量的增加而降低;当MH的质量分数为60%时,复合材料的极限氧指数可达34.3%;MH通过分解吸热可提高EBA的热稳定性;MH表面羟基与EBA的反应性基团发生相互作用,以及EBA发生酯裂解后形成的羧酸与MH反应形成热稳定性更高的离聚物,均可提高EBA在高温下的热稳定性,并改变EBA的热降解历程。MH的"热阱"机理对EBA的阻燃起着很重要的作用。

碳酸钙对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物阻燃与力学性能及热降解行为影响研究

采用极限氧指数法、热重分析和差示扫描量热分析等研究了碳酸钙（CaCO3）对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）阻燃及热降解行为的影响，探讨了CaCO3对EBA力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明，CaCO3降低了EBA的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率，但复合阻燃材料仍具有良好的加工性能；当CaoCO3含量为60％（质量分数，下同）时，阻燃材料的极限氧指数可达28．5％。CaCO3通过EBA在热降解过程中与之发生化学反应来改变EBA的热降解行为，提高在高温下的热稳定性，降低EBA的热降解速率，促进高温下成炭在凝缩相中发挥阻燃作用。此外，CaCO3与EBA在热降解过程中形成隔热、隔氧的多孔泡沫膨胀结构，可进一步加强阻燃效果。

硼酸锌对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物力学及阻燃性能的影响

用极限氧指数(LOI)、热重(TGA)和差示扫描量热(DSC)等方法研究了乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(E-BA)/硼酸锌(ZB)复合材料的阻燃性能和热降解行为及ZB对EBA力学性能和熔体流动速率的影响。实验结果表明ZB的引入提高了EBA在高温下的热稳定性,恶化了材料的力学性能和加工性能,添加60%材料的LOI可达26.8%,主要通过物理方式在凝缩相和气相中发挥阻燃作用。