聚酯(PET)-水滑石(LDH)納米復(fù)合阻燃材料的研究.pdf

1、應(yīng)用納米復(fù)合技術(shù)來(lái)改善高分子材料的性能，以制備性能更佳的聚合物材料是近來(lái)高分子材料研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向，同時(shí)，高分子材料的阻燃性一直是高分子材料應(yīng)用和改性比較關(guān)注的一個(gè)課題。本論文的研究包括以下內(nèi)容：應(yīng)用納米技術(shù)添加無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH與有機(jī)阻燃劑PBS的復(fù)合阻燃劑改善聚酯PET的阻燃性能；無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH、有機(jī)阻燃劑PBS與聚合物基體PET組成的三組分復(fù)合體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性和高分子材料改性加工過(guò)程中無(wú)機(jī)納米阻燃劑粒子與聚合物基體

2、的相互作用；阻燃PET三組分復(fù)合體系的結(jié)晶性能、流變性能、成纖性能；阻燃PET纖維的納米結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和阻燃性能。主要結(jié)果如下：
　　 ⑴在采用熱失重分析(TGA)的方法研究了阻燃劑和阻燃聚酯PET的熱穩(wěn)定性能的基礎(chǔ)上，應(yīng)用經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理的無(wú)機(jī)阻燃劑LDH對(duì)聚酯進(jìn)行阻燃改性。
　　 ⑵以有機(jī)阻燃劑PBS為分散劑，應(yīng)用納米分散技術(shù)，把無(wú)機(jī)納米阻燃劑的表面包覆處理后與有機(jī)阻燃劑PBS復(fù)配，透射電鏡(TEM)的結(jié)果表明無(wú)機(jī)LD

3、H納米粒子在有機(jī)阻燃劑PBS中很好的分散，無(wú)機(jī)阻燃劑粒徑為20～70nm，有效地實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)納米阻燃劑和有機(jī)阻燃劑的復(fù)合。
　　 ⑶對(duì)無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH與有機(jī)阻燃劑PBS的協(xié)效阻燃機(jī)理進(jìn)行了分析，有機(jī)阻燃劑的分解產(chǎn)物與無(wú)機(jī)阻燃劑的分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)釋放出大量的水吸收熱量，無(wú)機(jī)納米阻燃劑的分解產(chǎn)物吸收了有機(jī)阻燃劑分解的有害氣體。又通過(guò)對(duì)其阻燃性能的研究，發(fā)現(xiàn)隨著納米阻燃劑含量的增加，阻燃聚酯PET的極限氧指數(shù)(LOI)起初上升很快，使

4、用少量有機(jī)阻燃劑PBS可顯著提高阻燃性能，有機(jī)阻燃劑PBS含量大于4.5％后，增長(zhǎng)趨勢(shì)緩慢，再增加阻燃劑含量，氧指數(shù)的提高并不明顯。
　　 ⑷對(duì)三組分復(fù)合體系熱力學(xué)性質(zhì)分析表明納米復(fù)合阻燃劑與聚合物基體的共混過(guò)程是一個(gè)有機(jī)阻燃劑擴(kuò)散帶動(dòng)無(wú)機(jī)納米阻燃劑粒子分散的過(guò)程。對(duì)阻燃PET的電子能譜分析(EDS)發(fā)現(xiàn)，在阻燃PET體系中每個(gè)區(qū)域都是無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH、有機(jī)阻燃劑PBS、PET基體三組分共存，只是三組分的比例不同。
　

5、　 ⑸阻燃PET的透射電鏡(TEM)圖像表明，阻燃PET纖維中無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH的分散性隨聚合物基體的特性粘度、偶聯(lián)劑種類(lèi)和含量、阻燃劑含量改變而變化，基體的特性粘度越高無(wú)機(jī)納米粒子的分散性越好，阻燃PET的可紡性研究發(fā)現(xiàn)，提高無(wú)機(jī)納米粒子的分散性可以改善阻燃PET的可紡性，阻燃PET的成纖工藝需要降低阻燃聚酯的紡絲溫度。
　　 ⑹應(yīng)用紅外光譜分析(IR)對(duì)阻燃PET纖維的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH粒子的分布

6、狀況隨納米復(fù)合阻燃劑中有機(jī)阻燃劑PBS和無(wú)機(jī)阻燃劑LDH的復(fù)配比例的改變而發(fā)生變化，阻燃纖維經(jīng)過(guò)紡絲工藝提高無(wú)機(jī)納米粒子的分散性，無(wú)機(jī)納米阻燃劑含量越高阻燃PET纖維中高分子鏈乙二醇單元的旁式構(gòu)象/反式構(gòu)象的比例越小。
　　 ⑺阻燃PET的流變性能研究表明，加入有機(jī)阻燃劑PBS的阻燃PET表觀粘度在相同的剪切速率下比純PET低；與純PET相比，加入經(jīng)過(guò)改性的無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH的阻燃PET表觀粘度在相同的剪切速率下明顯降低，在較

7、小的剪切速率下剪切速率提高粘度下降，剪切速率達(dá)到一定值時(shí)，剪切速率提高粘度變化不明顯甚至升高。阻燃PET粘流活化能比純PET高，這表明阻燃PET的表觀粘度對(duì)溫度十分敏感，溫度升高阻燃PET的表觀粘度下降很快。有機(jī)阻燃劑PBS含量越大，阻燃PET非牛頓指數(shù)n值越大;無(wú)機(jī)阻燃劑LDH的含量越大阻燃PET非牛頓指數(shù)n值越小。
　　 ⑻采用DSC對(duì)阻燃PET的DSC非等溫結(jié)晶性能進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)阻燃劑PBS含量越大，阻燃PET樣品的

8、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg、結(jié)晶溫度、熔融溫度Tm越低，加入無(wú)機(jī)阻燃劑LDH使阻燃PET樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg降低、冷結(jié)晶溫度Tgc升高、熔點(diǎn)Tm升高以及熔融結(jié)晶溫度Tmc降低。PET聚合物基體特性粘度的降低，阻燃PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg降低、冷結(jié)晶溫度Tgc降低、熔點(diǎn)Tm降低。阻燃劑的加入使阻燃PET的結(jié)晶度增大，隨著阻燃劑含量的增加，阻燃PET樣品的結(jié)晶度提高的程度遞增。阻燃PET原纖的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、冷結(jié)晶溫度比阻燃PET切片高。

9、r>　　 ⑼對(duì)阻燃PET等溫結(jié)晶過(guò)程的研究表明，阻燃PET的Avrami指數(shù)n值隨無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH添加量的增加而增大，Avrami指數(shù)n值隨有機(jī)阻燃劑PBS添加量的增加而減?。浑S著阻燃劑含量的增加，提高了阻燃PET的結(jié)晶速率。
　　 ⑽對(duì)阻燃PET纖維微觀納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行TEM分析證實(shí)，經(jīng)過(guò)成纖過(guò)程中的紡絲工藝，改善了無(wú)機(jī)納米阻燃劑LDH在PET基體中的分散。
　　 ⑾力學(xué)測(cè)試結(jié)果表明隨著無(wú)機(jī)阻燃劑、有機(jī)阻燃劑含量的增