含磷阻燃熱致液晶聚芳酯的合成與性能研究.pdf

1、近年來，霧霾污染成為當前最大的環(huán)境問題。解決霧霾的方法除了控制機動車輛排放等措施外，減少工業(yè)廢氣、煙塵的排放成為重點，如對高溫粉塵的過濾。目前國內高溫濾料主要采用進口聚苯硫醚，成本較高，且高溫力學性能不足，因此，開發(fā)新的高溫濾料具有必要性。聚芳酯作為一種高性能聚合物，不僅具有優(yōu)異的力學性能，而且具有較好的耐高溫性能，是一種最具潛力的高溫過濾材料。但是，聚芳酯不含雜化原子的化學結構盡管使其具有優(yōu)異的力學性能，卻不能滿足高溫濾料對材料高阻燃

2、性的安全要求。為了使聚芳酯具有良好的阻燃性，需要對其分子結構進行設計，以引入具有較好阻燃成分以提高其阻燃性。
　　本課題以乙酸酐、對羥基苯甲酸(HBA)、6-羥基-2-萘甲酸(HNA)、2-(6-氧化-6H-二苯并<1,2>-5-氧雜-6-苯基)-1,4-對苯二酚(DOPO-HQ)、對苯二甲酸(TPA)為基本原料，通過對單體的乙酰化和熔融聚合兩步法合成含磷阻燃聚芳酯，并研究了不同配比含磷聚芳酯的化學結構、結晶性能、熱性能

3、和阻燃性；針對熔融聚合制備含磷聚芳酯反應后期熔體粘度高、易分解等難題，提出固相聚合的方法來進一步提高含磷聚芳酯分子量，并討論了固相聚合對含磷聚芳酯的分子量、結晶性能、熱性能及可紡性等的影響。
　　(1)利用紅外光譜分析（FTIR）和1H核磁共振分析（1H NMR）表征了單體和乙?；A處理單體的化學結構。結果表明：主要的聚合單體HBA、HNA、DOPO-HQ、TPA純度均達到聚合級要求；乙酸酐與HBA、HNA、DOPO-HQ的乙酰化

4、反應活性較高，酚羥基完全轉化為乙酰氧基；
　　(2)通過實驗確定了聚合溫度、催化劑及原料配比等聚合工藝，利用熔融共聚方法制成含磷聚芳酯；并利用紅外光譜分析（FTIR）、13C核磁共振分析（13C NMR）、熔熔指數(shù)分析（MI）、熱臺偏光顯微鏡分析（POM）、粉末X射線衍射分析（XRD）、差示掃描量熱分析（DSC）等方法表征了共聚酯產物的化學結構、流動性、結晶性能和熱性能，結果表明：共聚酯產物屬于芳香族共聚酯，具有較高聚合度；共聚酯

5、P-0結晶形態(tài)類似六方晶系；共聚酯P-0至P-150結晶形態(tài)逐漸發(fā)生轉變，結晶度降低；其中含DOPO-HQ2.5mol％的共聚酯P-25具有最高結晶度；共聚酯產物熔點分布為244~280℃，P-0~P-25呈先升后降趨勢；含磷聚芳酯P-0~P-150流動取向能力優(yōu)異，具有良好的液晶性能；
　　(3)通過熱失重分析（TGA）、極限氧指數(shù)（LOI）分析表征了含磷聚芳酯的阻燃性能，結果表明：含磷聚芳酯在空氣氛圍中具有兩個最大分解溫度：初

6、始分解溫度為379.2~435.7℃，第一最大分解溫度為476.2~494.6℃，第二最大分解溫度為575.5~629.2℃，700℃下殘?zhí)窟_7.45 wt%；含磷單體 DOPO-HQ可顯著提高聚芳酯阻燃性，添加DOPO-HQ2.5mol%的共聚酯P-25 LOI達47.0%，較共聚酯P-0提高幅度為14.4%；共聚酯阻燃性隨磷含量增加不斷提高，極限氧指數(shù)達到61.6%；
　　(4)通過階段式升溫和高真空對含磷聚芳酯進行了固相聚合

7、，并利用熔熔指數(shù)分析（MI）、偏光顯微鏡分析（POM）、粉末X射線衍射分析（XRD）和差示掃描量熱分析（DSC）表征了固相聚合對含磷聚芳酯性能的影響。結果表明：共聚酯產物熔熔指數(shù)下降；液晶織構“微區(qū)”密度增加，且P-25出現(xiàn)“條帶狀”液晶織構,表明其分子量提高；固相聚合使結晶逐步完善，結晶度提高；P-5熔點由280℃升高至290℃，表明分子鏈增長。
　　最后，利用雙錐微型共混儀對固相聚合后的含磷液晶聚芳酯P-25進行可紡性探索，發(fā)