含磷阻燃剂对PET热降解的影响和阻燃机理研究

摘要

本文采用了各种分析和测试手段对实验室中针对PET所制备的几种阻燃剂进行研究，分析阻燃剂的加入对PET热降解过程的影响，并在分析各种实验数据结果的基础上对阻燃剂的阻燃机理进行研究。这几种阻燃剂包括以乙酰化的含磷化合物9,10-二氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲一对苯二酚(DOPO—HQ)、乙酰氧基对羟基苯甲酸、对(间)苯二甲酸为单体，采用熔融酯交换的方法合成的含磷无规热致液晶共聚酯TLCP，聚硫代苯基膦酸(9，10一二氢-9-氧杂-10-膦酰杂菲)苯撑酯(PDPTP)，9，10一二氢-9-氧杂-10-膦酰杂菲-丁二酸(DDP)以及有机蒙脱土(O-MMT)。 裂解色谱．质谱(PY-GC-MS)的分析结果表明，TLCP、PDPTP、DDP和MMT的加入对PET裂解产物的组成影响极小，但能使一些裂解产物的相对浓度发生较大的变化，也就是说这些阻燃剂不会改变PET热分解反应的机理，但它们对某些裂解反应，尤其是深度裂解反应具有较强的抑制作用，此外，它们还使得裂解过程中一些相互竞争的反应之间的平衡受到了较大的影响。 TG分析表明，本文中的几种含磷阻燃剂TLCP、PDPTP、DDP都能降低PET的起始热分解温度Ti和最大分解温度Tmax，而且能降低在空气条件下，PET热分解第一阶段的失重率。对于热分解的第二阶段，几种含磷阻燃剂与PET所组成的阻燃聚酯的失重率都比PET的高。 TG-FTIR分析结果表明，TLCP和PDPTP中的磷元素在聚合物受热分解的初期阶段主要存在于凝聚相中，通过与空气中和聚合物中的氧发生反应生成磷的含氧聚合物磷酸和偏磷酸而在凝聚相发挥阻燃作用。而在较高温度下，磷元素则会形成小分子化合物，挥发到气相中，从而在气相中通过自由基机理发挥阻燃作用。 对裂解产物中含磷成分的分析结果显示，本文中所用的几种含磷阻燃剂在受热分解后，其磷元素在气相和凝聚相裂解产物中都有分配，再结合PY-GC-MS和TG-FTIR的分析结果，可以得出结论，即这几种含磷阻燃剂在凝聚相和气相中都能发挥阻燃功能，其作用机理是凝聚相和气相阻燃机理的结合。PDPTP是一种含磷和硫两种阻燃元素的阻燃剂，通过对裂解产物中含硫物质的分析，结合TG-FTIR的分析结果可以发现，PDPTP中的硫元素在聚合物的初始受热阶段就开始以SOx的形式向气相中挥发，而且在较低温度下就会挥发完全，因此，热降解过程中，PDPTP中的硫元素主要存在于气相中，由于SOx是非易燃气体，SOx的存在会对气相中的可燃性小分子物质产生稀释作用，因此能在气相中发挥阻燃功能。 通过SEM、FTIR和TG等测试手段对PET、PET/MMT的炭层进行分析的结果表明，随着温度的升高，所形成的炭层中MMT的含量也在增大，MMT的加入使得聚合物热氧化过程中所形成的炭层的结构变得致密，因此其隔氧和隔热的性能增强，而且由于MMT的高热稳定性，当MMT在炭层中含量增加之后，炭层的抗热氧化的性能也增强，其热失重率有较大降低。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章PET/TLCP体系的裂解和阻燃机理研究

第三章PET/PDPTP体系的裂解和阻燃机理研究

第四章阻燃共聚酯/蒙脱土纳米复合材料的裂解和阻燃机理研究

第五章三个阻燃体系的比较研究

结论

参考文献

致谢

作者主要学习成果：