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高分子材料研究領(lǐng)域的一個重要方向，同時，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)添加無機納米阻燃劑LDH與有機阻燃劑PBS的復(fù)合阻燃劑改善聚酯PET的阻燃性能；無機納米阻燃劑LDH、有機阻燃劑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程中無機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)過穩(wěn)定化處理的無機阻燃劑LDH對聚酯進行阻燃改性。
　　 ⑵以有機阻燃劑PBS為分散劑，應(yīng)用納米分散技術(shù)，把無機納米阻燃劑的表面包覆處理后與有機阻燃劑PBS復(fù)配，透射電鏡(TEM)的結(jié)果表明無機LD

3、H納米粒子在有機阻燃劑PBS中很好的分散，無機阻燃劑粒徑為20～70nm，有效地實現(xiàn)無機納米阻燃劑和有機阻燃劑的復(fù)合。
　　 ⑶對無機納米阻燃劑LDH與有機阻燃劑PBS的協(xié)效阻燃機理進行了分析，有機阻燃劑的分解產(chǎn)物與無機阻燃劑的分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)釋放出大量的水吸收熱量，無機納米阻燃劑的分解產(chǎn)物吸收了有機阻燃劑分解的有害氣體。又通過對其阻燃性能的研究，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、用少量有機阻燃劑PBS可顯著提高阻燃性能，有機阻燃劑PBS含量大于4.5％后，增長趨勢緩慢，再增加阻燃劑含量，氧指數(shù)的提高并不明顯。
　　 ⑷對三組分復(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程是一個有機阻燃劑擴散帶動無機納米阻燃劑粒子分散的過程。對阻燃PET的電子能譜分析(EDS)發(fā)現(xiàn)，在阻燃PET體系中每個區(qū)域都是無機納米阻燃劑LDH、有機阻燃劑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纖維中無機納米阻燃劑LDH的分散性隨聚合物基體的特性粘度、偶聯(lián)劑種類和含量、阻燃劑含量改變而變化，基體的特性粘度越高無機納米粒子的分散性越好，阻燃PET的可紡性研究發(fā)現(xiàn)，提高無機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)對阻燃PET纖維的納米結(jié)構(gòu)進行研究發(fā)現(xiàn)，無機納米阻燃劑LDH粒子的分布

6、狀況隨納米復(fù)合阻燃劑中有機阻燃劑PBS和無機阻燃劑LDH的復(fù)配比例的改變而發(fā)生變化，阻燃纖維經(jīng)過紡絲工藝提高無機納米粒子的分散性，無機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)過改性的無機納米阻燃劑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，剪切速率達到一定值時，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的表觀粘度對溫度十分敏感，溫度升高阻燃PET的表觀粘度下降很快。有機阻燃劑PBS含量越大，阻燃PET非牛頓指數(shù)n值越大;無機阻燃劑LDH的含量越大阻燃PET非牛頓指數(shù)n值越小。
　　 ⑻采用DSC對阻燃PET的DSC非等溫結(jié)晶性能進行了研究發(fā)現(xiàn)，有機阻燃劑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，加入無機阻燃劑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對阻燃PET等溫結(jié)晶過程的研究表明，阻燃PET的Avrami指數(shù)n值隨無機納米阻燃劑LDH添加量的增加而增大，Avrami指數(shù)n值隨有機阻燃劑PBS添加量的增加而減??；隨著阻燃劑含量的增加，提高了阻燃PET的結(jié)晶速率。
　　 ⑽對阻燃PET纖維微觀納米結(jié)構(gòu)進行TEM分析證實，經(jīng)過成纖過程中的紡絲工藝，改善了無機納米阻燃劑LDH在PET基體中的分散。
　　 ⑾力學(xué)測試結(jié)果表明隨著無機阻燃劑、有機阻燃劑含量的增