納米復(fù)合阻燃共聚酯的制備及其纖維成形研究.pdf

1、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有高強(qiáng)度、高模量、良好的耐熱性和保形性等優(yōu)點(diǎn)，是一種廣泛應(yīng)用于纖維和非纖維領(lǐng)域的高聚物材料。滌綸也是當(dāng)前合成纖維中產(chǎn)量最大、用途最廣的纖維品種。但由于PET的極限氧指數(shù)很低，容易著火發(fā)生火災(zāi)，所以在它廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了很大的隱患。因此，PET的阻燃改性一直是其研究的一個(gè)熱點(diǎn)，對滌綸工業(yè)發(fā)展也具有非常重要的意義。本文選用2-羧乙基苯基次膦酸乙二酯(CEPPA-EG)為主阻燃劑，蒙

2、脫土(MMT)和硼酸鋅(ZB)為輔助阻燃劑，將CEPPA-EG與對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)進(jìn)行共聚反應(yīng)制備了一系列不同磷含量的含磷共聚酯(PET-co-CEPPA)。對MMT進(jìn)行改性得到有機(jī)蒙脫土(OMMT)，對ZB進(jìn)行包覆得到改性硼酸鋅(ZB@SiO2)。利用原位聚合法制備了一系列不同OMMT含量的含磷共聚酯/蒙脫土(PET-co-CEPPA/MMT)納米復(fù)合材料以及一系列不同ZB@SiO2含量的含磷共聚酯/改性硼酸鋅(PE

3、T-co-CEPPA/ZB@SiO2)復(fù)合材料。利用差示掃描量熱儀、熱重分析儀、極限氧指數(shù)儀和垂直燃燒儀等研究了合成材料的熱性能、熱穩(wěn)定性和燃燒性能等。通過熔融紡絲制得阻燃滌綸纖維，并對其力學(xué)性能和燃燒性能進(jìn)行了測試與表征。結(jié)果表明：
　　(1)未改性的ZB對PET的聚合過程具有強(qiáng)烈的催化作用，導(dǎo)致制得的PET的特性粘度大幅降低；采用溶膠-凝膠法制備了納米SiO2包覆的ZB，在ZB表面形成了一層致密的保護(hù)膜，有效抑制了ZB對PET

4、聚合過程的催化作用。當(dāng)體系中原料H2O/NH3/TEOS的摩爾比為7.1:3.4:1時(shí)，可以達(dá)到良好的包覆效果。
　　(2)在PET主鏈上引入CEPPA對其特性粘度影響不大，但PET-co-CEPPA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熔融溫度(Tm)均隨著磷含量的增加而降低。加入OMMT以后，隨著有機(jī)蒙脫土添加量的增加，PET-co-CEPPA/MMT納米復(fù)合材料的特性粘度降低，Tg增大，Tm變化不大，冷結(jié)晶溫度(Tcc)和熱結(jié)晶溫度(T

5、mc)整體呈升高趨勢，過冷度(△Tmc)整體上呈現(xiàn)出減小的趨勢，當(dāng)OMMT添加量為1.5wt％，結(jié)晶性能最佳。加入ZB@SiO2后，PET-co-CEPPA/ZB@SiO2復(fù)合物的特性粘度無明顯變化，Tm變化無明顯規(guī)律，Tg和Tmc升高，過熱度(△Tcc)和△Tmc均降低，結(jié)晶性能提升。
　　(3)PET-co-CEPPA與PET相比，極限氧指數(shù)有了很大的提高，自熄效果明顯。OMMT與ZB@SiO2的加入，均使得極限氧指數(shù)進(jìn)一步提

6、高，熔滴情況也得到了改善，垂直燃燒等級由V-2提升到V-0。熱重和炭層結(jié)構(gòu)分析表明，在氮?dú)鈿夥障?，PET-co-CEPPA的初始分解溫度比純PET低。而添加OMMT和ZB@SiO2之后，復(fù)合材料的成炭量、炭層致密性和穩(wěn)定性都得到了大幅提升。
　　(4)阻燃含磷共聚酯纖維的力學(xué)性能與純滌綸纖維相差不大，極限氧指數(shù)由純PET纖維的22%提高到29%；當(dāng)加入OMMT和ZB@SiO2后，得到的纖維力學(xué)性能都有所下降，但是纖維的阻燃性能明顯