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PET阻燃方法及发展趋势概述

更新时间:2023-01-30 03:24:58作者:51data

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最重要的热塑性聚酯品种之一。1946年,英国公布了第一个制备PET的专利。1953年,美国杜邦公司首先实现了PET的工业化生产。在早期,几乎所有的PET都用于合成纤维。80年代,PET作为工程塑料取得突破,成为继尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚之后的第五大工程塑料。PET是一种发展极其迅速的塑料制品。2016年全球PET产量已超过7670万吨,预计2020年全球PET产量将达到11017万吨。

PET阻燃方法及发展趋势概述

PET可以在很宽的温度范围内保持优异的物理和机械性能。具有优异的耐疲劳性、耐摩擦性和耐老化性,突出的电绝缘性,对大多数有机溶剂和无机酸的稳定性,生产能耗低,加工性能好,因此被广泛应用于塑料包装瓶、薄膜和合成纤维。PET作为一种工程塑料,可用于以下领域,其消费量为电子电器26%,汽车22%,机械19%,电器10%,消费品10%,其他13%。由于PET广泛应用于汽车、电器等行业,而这些行业对材料的燃烧和安全性能有着严格的要求,所以提高阻燃性能是PET塑料最基本的要求之一。作为塑料或纤维,这种材料的阻燃性能要求很高,因此阻燃PET的开发日益成为PET材料的一个重要研究领域。制备阻燃PET材料有三种主要方法:

一、向PET中添加阻燃剂的阻燃方法

添加阻燃剂的方法是在PET基体中添加适当种类和用量的小分子化合物阻燃剂,利用阻燃剂和基体材料在燃烧时的气相或(和)凝聚相阻燃作用,达到提高PET的阻燃性能。其优点是方法简单,成本低,所得PET的阻燃性能和阻燃级别调节方便灵活,满足各种实际应用的需要,是目前广泛使用的方法。主要问题是这些小分子阻燃剂大多阻燃效率低,添加量大,赋予PET阻燃性能的同时往往对材料的加工性能和力学性能产生负面影响。此外,这些阻燃剂的化学组成与PET有很大不同,因此它们的相容性较差。在加工和使用过程中,阻燃剂可能会从PET中迁移析出,影响产品的外观质量和阻燃效果的持久性。

图1高温自交联共聚酯阻燃抗滴落示意图

可以添加到PET中作为阻燃剂的化合物有很多种,比如在PET中添加十溴二苯醚(DBDPO)就可以起到很好的阻燃效果。这是因为阻燃剂溴含量高,其分解温度高于350。它是一种溴化芳香族阻燃剂,具有高纯度和优异的热稳定性。然而,自20世纪80年代以来,人们发现十溴二苯并呋喃的热解产物中含有两种有毒物质,即PBDD和PBDF,其中后者具有较强的致癌作用。这个问题的风险评估还在研究中,很多国家还没有采取措施加以限制。目前,十溴二苯并二酚仍是国内阻燃PET生产企业广泛使用的主要阻燃剂。

在PET中加入磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯和溴三磷酸(TDBPPE)制成阻燃PET也采用加入阻燃剂的方法。TDBPPE特别适合PET的阻燃,因为TDBPPE在同一个分子中含有溴和磷,具有卤素和磷的协同作用,磷在PET中的阻燃效率极高。制造阻燃PET时,TDBPPE可以与三氧化二锑一起使用,也可以单独使用。用TDBPPE制作30%阻燃玻纤增强PET时,锑酸钠与TDBPPE之间存在拮抗作用,可明显降低材料的氧指数和阻燃性能。例如,当使用15% TDBPPE和5%锑酸钠制造阻燃30%玻璃纤维增强PET时,材料的氧指数为29.4%,UL阻燃等级为V-2(1.6毫米),燃烧时间为5.1秒,但如果使用5% TDBPPE代替原配方中的5%锑酸钠,材料的氧指数将为0.10-31040至36.5%,阻燃性将达到对于PET阻燃材料的氧指数,添加TDBPPE的效果更好。但作为磷酸盐的添加型阻燃剂,也存在一些不足,主要是因为磷酸盐阻燃剂多为液态,耐热性差,挥发性高,相容性差,阻燃剂的磷含量与阻燃效果大致成正比。因此,开发耐热性好、相容性好、使用方便的固体高分子量缩聚磷酸盐作为磷系阻燃剂是一种发展趋势。Phosgard 2XC-20是美国孟山都公司开发的一种非挥发性磷酸酯阻燃剂,在PET阻燃中取得了良好的效果。

图2高温下可自交联的共聚酯功能单体

无机磷系阻燃剂也可用于PET材料的阻燃,主要有红磷、磷酸盐、聚磷酸铵等,均为无卤阻燃剂。其中红磷是PET较好的阻燃剂,具有添加量低、应用广泛的优点。因为红磷只含有阻燃元素,所以比其他磷系阻燃剂更高效,特别是对于PET含氧高分子材料。而普通红磷易吸潮,放出磷化氢气体,与PET相容性差,一般很难直接用作阻燃剂。微胶囊红磷阻燃剂降低了红磷的活性,解决了相容性问题,使红磷在实际应用中发挥重要作用。将5%微胶囊红磷添加到回收PET塑料中,并添加无机阻燃剂,极限氧指数(LOI)达到35.5。随着红磷阻燃剂的发展,白色微胶囊红磷阻燃剂的开发克服了红磷阻燃剂在材料中的颜色限制。因其与树脂相容性好,使用中不泛红,阻燃效率高,毒性低,更适合生产天然阻燃PET工程塑料。另外,磷酸酯在热塑性聚酯中也是一种有效的阻燃剂。其中,聚磷酸铵(APP)是近年来发展起来的一种磷系无机阻燃剂。因其含磷量高、含氮量高、热稳定性好、水溶性低、阻燃效果好而被广泛应用于多个领域。而APP在高温下受热分解产生小分子化合物,难以满足高温下热塑性加工的要求。因此,近年来,微胶囊技术被用于包覆APP,以赋予其更高的热稳定性和耐水性,作为PET工程塑料的阻燃剂。

氮系阻燃剂也可用于PET的阻燃。目前含氮阻燃剂主要包括三聚氰胺、双氰胺、胍盐及其衍生物三大类。三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸盐是阻燃剂市场上最有前景的品种。关于氮系阻燃剂的阻燃机理,一般认为氮系阻燃剂受热分解后容易释放出氨气、氮气、深层氮氧化物、水蒸气等不可燃气体。不可燃气体的产生和阻燃剂的分解吸热(包括部分阻燃剂的升华吸热)带走了大部分热量,使聚合物的表面温度大大降低。不可燃气体可以稀释空气中的氧气和PET受热分解产生的可燃气体。同时,由于含氮阻燃剂的存在,PET在燃烧时可以与空气中的氧气反应生成二氧化碳、水和含氮氧化物,可以消耗材料表面的氧气,达到良好的阻燃效果。氮系阻燃剂的主要优点是高效、无卤、无腐蚀性等。

二、PET共聚阻燃法

阻燃共聚PET是以反应型阻燃剂作为第三单体参与PET聚合而制备的一种PET阻燃复合材料。反应型阻燃剂一般含有P、N等阻燃元素。这些元素的存在可以改变聚合物基体的热降解过程和其他途径提高聚合物的阻燃性。由对苯二甲酸和乙二醇合成PET时,在聚合体系中加入第三单体(主要是含磷的二元醇或三元醇),可以参与PET的合成反应,使其结合在分子主链上,达到阻燃的效果。然而,这些阻燃剂很少在工业上使用,主要是因为它们的磷含量低,稳定性差,在合成过程中容易齐聚。

图3含二苯乙炔结构的共聚酯垂直燃烧过程示意图

通过共聚得到具有阻燃性能的PET,也称为结构阻燃法得到的PET。苯基二羧基苯基氧化膦(BCPPO)是最典型的用于阻燃PET的共聚阻燃单体之一,不仅具有优异的阻燃性能,还能改善阻燃PET的许多性能。BCPPO是一种具有高热稳定性的有机氧化膦。其热分解温度在350以上,最大分解速率对应的温度在450以上。在650时,分解残渣量达到40%,具有较高的炭化效果。因此,BCPPO作为PET的共聚阻燃单体,在聚合温度下不会分解。此外,BCPPO含有双官能团,可与乙二醇、对苯二甲酸共聚,合成共聚阻燃PET。由于有机磷阻燃元素无规共聚在大分子链上,得到的阻燃PET具有永久的阻燃性能。共聚得到的阻燃材料称为本征阻燃材料。由于其特殊的化学结构,即使不添加阻燃剂也有足够的阻燃性能。本质阻燃聚合物具有高热稳定性、低燃烧速率和良好的防止火焰传播的能力,即使面对高热通量时也是如此。

有科学家合成了[(6-氧代-6-氢-二苯并-(c,e)(1,2)-氧杂环丁烷-6-酮)-甲基]-琥珀酸(DDP),这是一种新型的用于PET的共聚阻燃第三单体。DDP分子结构中的磷酸酯与联苯形成稳定的环状结构,在侧链位置具有良好的热稳定性和耐水解性。与PET共聚后,可达到提高PET的阻燃性,克服阻燃PET易水解的缺点,保持PET原有的加工性能。具有广阔的应用前景。2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)也是PET合成中的第三种阻燃单体。CEPPA是一种强酸性的次磷酸衍生物,其羟基和羧基具有很高的反应活性。CEPPA是一种优良的PET反应型阻燃剂,因为它含有磷,具有很高的热稳定性和氧化稳定性。有人以CEPPA为第三单体,加入原位磷酸盐玻璃(P玻璃),通过原位共聚制得不同P玻璃含量的PET/P玻璃阻燃材料。实验结果表明,P玻璃的加入可以促进体系的成炭。同时,随着P玻璃含量的增加,复合材料的阻燃性和抗熔滴性都有所提高。当磷玻璃含量达到1%以上时,LOI达到30%以上,UL94垂直燃烧等级达到V-0。此外,通过研究复合材料的非等温结晶行为,发现P玻璃对PET的晶体结构几乎没有影响,但会降低PET的结晶速率。

图4氧指数测试后离聚物的样条(A)和阻燃性和耐液滴性图(B)

此外,双酚a、双酚F和10-羟基-10o-10h-苯磷-2,8-二羧酸钾盐(DHPPOK)也可用作合成PET的第三种阻燃单体。有人以双酚a和双酚F作为第三单体参与PET的聚合,制成了两种PET。与纯PET相比,两种PET的热稳定性为0.10-31.040,但阻燃性没有大的提高。双酚A PET的LOI只有22%提高到25%,UL94级最好达到V2级,熔滴严重;而双酚F PET稍好,最高LOI为26%,能产生不稳定的碳层,有一定的抑烟效果。有研究者以DHPPOK为第三单体,与对苯二甲酸、乙二醇共聚制备了含有离子基团的PET(PETIs-K),同时合成了类似的含磷杂环的PET(PETPs)作为对照。通过实验对比发现,PETIs-K具有较高的热稳定性,DHPPO-K能促进基体在高温降解时形成稳定的碳层,有利于提高材料的阻燃性能。虽然PEPTS和PETIs-K都具有高LOI,但是PETIs-K还具有高自熄性和防滴落性。磷在PET和PETIs-K中的阻燃效果不同。PETPs中的磷在材料降解时进入气相,而PETIs-K中的磷主要在凝聚相中起作用。

三、PET智能阻燃方法

智能阻燃宠物是最近由科学家提出的。智能阻燃PET在成型加工上与普通PET没有区别,但点燃时其化学结构会发生变化,如快速交联应用,使其熔体粘度迅速增加,加速碳化,从而起到阻燃和抗熔滴的双重作用,如图1所示。PET典型的智能阻燃剂是引入自交联官能团(如二苯乙炔、偶氮苯、苯基马来酰亚胺等。)通过熔融缩聚引入PET的分子链中,如图2所示,制备自交联共聚酯。得到的共聚酯既能保持PET原有的特性,又能达到阻燃而不熔滴,如图3所示。同时,共聚PET不含任何传统阻燃元素(如Cl、Br、P等。),为绿色阻燃技术提供了一种全新的方法。

对于智能阻燃PET,科学家最近提出了另外两类智能阻燃技术,分别是“离子聚合物抗熔滴”和“高温自重抗熔滴”。与高温自交联化学交联相比,离子聚合物能以可逆的物理交联方式增加材料的熔体粘度,实现防滴落(图4)。最近,科学家设计了一系列含磷离子的阻燃单体,得到的离聚物聚酯都具有良好的阻燃和抗滴落效果。“高温自重抗滴落”是指在PET的分子链中引入一种在高温下可以重排的结构,在高温下重排聚合物分子,促进材料碳化,从而达到阻燃抗滴落的目的。

四。结论。

目前,添加阻燃剂的方法仍然是工业上制备PET阻燃材料的主要方法,主要是因为阻燃剂改性PET材料不改变PET的聚合过程,方法灵活,易于调节。添加阻燃剂制备PET阻燃材料的方法有很多优点,通过多种阻燃剂的协同作用可以有效提高复合材料的阻燃性能。但添加型阻燃剂与PET的相容性一般较差,添加量通常较高,会造成产品外观和力学性能的下降。如何设计阻燃剂的复配配方,克服共混阻燃改性带来的相容性和分散性问题,在不严重影响其他性能的情况下,给材料带来优异的阻燃性能,是当前的研究热点,也是今后PET阻燃材料的主要发展方向。阻燃改性方法比较成熟,但有局限性。反应型阻燃PET材料作为第三单体,需要改变PET聚合的工艺流程。面对很多宠物产品,这种阻燃方法通用性差,成本高。新型阻燃PET共聚物提高,通用性强,是阻燃改性PET共聚物复合材料的重要研发方向。智能阻燃PET的研究刚刚兴起,但发展潜力无限。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最重要的热塑性聚酯品种之一。1946年,英国公布了第一个制备PET的专利。1953年,美国杜邦公司首先实现了PET的工业化生产。在早期,几乎所有的PET都用于合成纤维。80年代,PET作为工程塑料取得突破,成为继尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚之后的第五大工程塑料。PET是一种发展极其迅速的塑料制品。2016年全球PET产量已超过7670万吨,预计2020年全球PET产量将达到11017万吨。

PET可以在很宽的温度范围内保持优异的物理和机械性能。具有优异的耐疲劳性、耐摩擦性和耐老化性,突出的电绝缘性,对大多数有机溶剂和无机酸的稳定性,生产能耗低,加工性能好,因此被广泛应用于塑料包装瓶、薄膜和合成纤维。PET作为一种工程塑料,可用于以下领域,其消费量为电子电器26%,汽车22%,机械19%,电器10%,消费品10%,其他13%。由于PET广泛应用于汽车、电器等行业,而这些行业对材料的燃烧和安全性能有着严格的要求,所以提高阻燃性能是PET塑料最基本的要求之一。作为塑料或纤维,这种材料的阻燃性能要求很高,因此阻燃PET的开发日益成为PET材料的一个重要研究领域。制备阻燃PET材料有三种主要方法:

一、向PET中添加阻燃剂的阻燃方法

添加阻燃剂的方法是在PET基体中添加适当种类和用量的小分子化合物阻燃剂,利用阻燃剂和基体材料在燃烧时的气相或(和)凝聚相阻燃作用,达到提高PET的阻燃性能。其优点是方法简单,成本低,所得PET的阻燃性能和阻燃级别调节方便灵活,满足各种实际应用的需要,是目前广泛使用的方法。主要问题是这些小分子阻燃剂大多阻燃效率低,添加量大,赋予PET阻燃性能的同时往往对材料的加工性能和力学性能产生负面影响。此外,这些阻燃剂的化学组成与PET有很大不同,因此它们的相容性较差。在加工和使用过程中,阻燃剂可能会从PET中迁移析出,影响产品的外观质量和阻燃效果的持久性。

图1高温自交联共聚酯阻燃抗滴落示意图

可以添加到PET中作为阻燃剂的化合物有很多种,比如在PET中添加十溴二苯醚(DBDPO)就可以起到很好的阻燃效果。这是因为阻燃剂溴含量高,其分解温度高于350。它是一种溴化芳香族阻燃剂,具有高纯度和优异的热稳定性。然而,自20世纪80年代以来,人们发现十溴二苯并呋喃的热解产物中含有两种有毒物质,即PBDD和PBDF,其中后者具有较强的致癌作用。这个问题的风险评估还在研究中,很多国家还没有采取措施加以限制。目前,十溴二苯并二酚仍是国内阻燃PET生产企业广泛使用的主要阻燃剂。

在PET中加入磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯和溴三磷酸(TDBPPE)制成阻燃PET也采用加入阻燃剂的方法。TDBPPE特别适合PET的阻燃,因为TDBPPE在同一个分子中含有溴和磷,具有卤素和磷的协同作用,磷在PET中的阻燃效率极高。制造阻燃PET时,TDBPPE可以与三氧化二锑一起使用,也可以单独使用。用TDBPPE制作30%阻燃玻纤增强PET时,锑酸钠与TDBPPE之间存在拮抗作用,可明显降低材料的氧指数和阻燃性能。例如,当使用15% TDBPPE和5%锑酸钠制造阻燃30%玻璃纤维增强PET时,材料的氧指数为29.4%,UL阻燃等级为V-2(1.6毫米),燃烧时间为5.1秒,但如果使用5% TDBPPE代替原配方中的5%锑酸钠,材料的氧指数将为0.10-31040至36.5%,阻燃性将达到对于PET阻燃材料的氧指数,添加TDBPPE的效果更好。但作为磷酸盐的添加型阻燃剂,也存在一些不足,主要是因为磷酸盐阻燃剂多为液态,耐热性差,挥发性高,相容性差,阻燃剂的磷含量与阻燃效果大致成正比。因此,开发耐热性好、相容性好、使用方便的固体高分子量缩聚磷酸盐作为磷系阻燃剂是一种发展趋势。Phosgard 2XC-20是美国孟山都公司开发的一种非挥发性磷酸酯阻燃剂,在PET阻燃中取得了良好的效果。

图2高温下可自交联的共聚酯功能单体

无机磷系阻燃剂也可用于PET材料的阻燃,主要有红磷、磷酸盐、聚磷酸铵等,均为无卤阻燃剂。其中红磷是PET较好的阻燃剂,具有添加量低、应用广泛的优点。因为红磷只含有阻燃元素,所以比其他磷系阻燃剂更高效,特别是对于PET含氧高分子材料。而普通红磷易吸潮,放出磷化氢气体,与PET相容性差,一般很难直接用作阻燃剂。微胶囊红磷阻燃剂降低了红磷的活性,解决了相容性问题,使红磷在实际应用中发挥重要作用。将5%微胶囊红磷添加到回收PET塑料中,并添加无机阻燃剂,极限氧指数(LOI)达到35.5。随着红磷阻燃剂的发展,白色微胶囊红磷阻燃剂的开发克服了红磷阻燃剂在材料中的颜色限制。因其与树脂相容性好,使用中不泛红,阻燃效率高,毒性低,更适合生产天然阻燃PET工程塑料。另外,磷酸酯在热塑性聚酯中也是一种有效的阻燃剂。其中,聚磷酸铵(APP)是近年来发展起来的一种磷系无机阻燃剂。因其含磷量高、含氮量高、热稳定性好、水溶性低、阻燃效果好而被广泛应用于多个领域。而APP在高温下受热分解产生小分子化合物,难以满足高温下热塑性加工的要求。因此,近年来,微胶囊技术被用于包覆APP,以赋予其更高的热稳定性和耐水性,作为PET工程塑料的阻燃剂。

氮系阻燃剂也可用于PET的阻燃。目前含氮阻燃剂主要包括三聚氰胺、双氰胺、胍盐及其衍生物三大类。三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸盐是阻燃剂市场上最有前景的品种。关于氮系阻燃剂的阻燃机理,一般认为氮系阻燃剂受热分解后容易释放出氨气、氮气、深层氮氧化物、水蒸气等不可燃气体。不可燃气体的产生和阻燃剂的分解吸热(包括部分阻燃剂的升华吸热)带走了大部分热量,使聚合物的表面温度大大降低。不可燃气体可以稀释空气中的氧气和PET受热分解产生的可燃气体。同时,由于含氮阻燃剂的存在,PET在燃烧时可以与空气中的氧气反应生成二氧化碳、水和含氮氧化物,可以消耗材料表面的氧气,达到良好的阻燃效果。氮系阻燃剂的主要优点是高效、无卤、无腐蚀性等。

二、PET共聚阻燃法

阻燃共聚PET是以反应型阻燃剂作为第三单体参与PET聚合而制备的一种PET阻燃复合材料。反应型阻燃剂一般含有P、N等阻燃元素。这些元素的存在可以改变聚合物基体的热降解过程和其他途径提高聚合物的阻燃性。由对苯二甲酸和乙二醇合成PET时,在聚合体系中加入第三单体(主要是含磷的二元醇或三元醇),可以参与PET的合成反应,使其结合在分子主链上,达到阻燃的效果。然而,这些阻燃剂很少在工业上使用,主要是因为它们的磷含量低,稳定性差,在合成过程中容易齐聚。

图3含二苯乙炔结构的共聚酯垂直燃烧过程示意图

通过共聚得到具有阻燃性能的PET,也称为结构阻燃法得到的PET。苯基二羧基苯基氧化膦(BCPPO)是最典型的用于阻燃PET的共聚阻燃单体之一,不仅具有优异的阻燃性能,还能改善阻燃PET的许多性能。BCPPO是一种具有高热稳定性的有机氧化膦。其热分解温度在350以上,最大分解速率对应的温度在450以上。在650时,分解残渣量达到40%,具有较高的炭化效果。因此,BCPPO作为PET的共聚阻燃单体,在聚合温度下不会分解。此外,BCPPO含有双官能团,可与乙二醇、对苯二甲酸共聚,合成共聚阻燃PET。由于有机磷阻燃元素无规共聚在大分子链上,得到的阻燃PET具有永久的阻燃性能。共聚得到的阻燃材料称为本征阻燃材料。由于其特殊的化学结构,即使不添加阻燃剂也有足够的阻燃性能。本质阻燃聚合物具有高热稳定性、低燃烧速率和良好的防止火焰传播的能力,即使面对高热通量时也是如此。

有科学家合成了[(6-氧代-6-氢-二苯并-(c,e)(1,2)-氧杂环丁烷-6-酮)-甲基]-琥珀酸(DDP),这是一种新型的用于PET的共聚阻燃第三单体。DDP分子结构中的磷酸酯与联苯形成稳定的环状结构,在侧链位置具有良好的热稳定性和耐水解性。与PET共聚后,可达到提高PET的阻燃性,克服阻燃PET易水解的缺点,保持PET原有的加工性能。具有广阔的应用前景。2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)也是PET合成中的第三种阻燃单体。CEPPA是一种强酸性的次磷酸衍生物,其羟基和羧基具有很高的反应活性。CEPPA是一种优良的PET反应型阻燃剂,因为它含有磷,具有很高的热稳定性和氧化稳定性。有人以CEPPA为第三单体,加入原位磷酸盐玻璃(P玻璃),通过原位共聚制得不同P玻璃含量的PET/P玻璃阻燃材料。实验结果表明,P玻璃的加入可以促进体系的成炭。同时,随着P玻璃含量的增加,复合材料的阻燃性和抗熔滴性都有所提高。当磷玻璃含量达到1%以上时,LOI达到30%以上,UL94垂直燃烧等级达到V-0。此外,通过研究复合材料的非等温结晶行为,发现P玻璃对PET的晶体结构几乎没有影响,但会降低PET的结晶速率。

图4氧指数测试后的样条(A)和离聚物的阻燃和耐液滴性图(B)

此外,双酚a、双酚F和10-羟基-10o-10h-苯磷-2,8-二羧酸钾盐(DHPPOK)也可用作合成PET的第三种阻燃单体。有人以双酚a和双酚F作为第三单体参与PET的聚合,制成了两种PET。与纯PET相比,两种PET的热稳定性为0.10-31.040,但阻燃性没有大的提高。双酚A PET的LOI只有22%提高到25%,UL94级最好达到V2级,熔滴严重;而双酚F PET稍好,最高LOI为26%,能产生不稳定的碳层,有一定的抑烟效果。有研究者以DHPPOK为第三单体,与对苯二甲酸、乙二醇共聚制备了含有离子基团的PET(PETIs-K),同时合成了类似的含磷杂环的PET(PETPs)作为对照。通过实验对比发现,PETIs-K具有较高的热稳定性,DHPPO-K能促进基体在高温降解时形成稳定的碳层,有利于提高材料的阻燃性能。虽然PEPTS和PETIs-K都具有高LOI,但是PETIs-K还具有高自熄性和防滴落性。磷在PET和PETIs-K中的阻燃效果不同。PETPs中的磷进入th

智能阻燃宠物是最近由科学家提出的。智能阻燃PET在成型加工上与普通PET没有区别,但点燃时其化学结构会发生变化,如快速交联应用,使其熔体粘度迅速增加,加速碳化,从而起到阻燃和抗熔滴的双重作用,如图1所示。PET典型的智能阻燃剂是引入自交联官能团(如二苯乙炔、偶氮苯、苯基马来酰亚胺等。)通过熔融缩聚引入PET的分子链中,如图2所示,制备自交联共聚酯。得到的共聚酯既能保持PET原有的特性,又能达到阻燃而不熔滴,如图3所示。同时,共聚PET不含任何传统阻燃元素(如Cl、Br、P等。),为绿色阻燃技术提供了一种全新的方法。

对于智能阻燃PET,科学家最近提出了另外两类智能阻燃技术,分别是“离子聚合物抗熔滴”和“高温自重抗熔滴”。与高温自交联化学交联相比,离子聚合物能以可逆的物理交联方式增加材料的熔体粘度,实现防滴落(图4)。最近,科学家设计了一系列含磷离子的阻燃单体,得到的离聚物聚酯都具有良好的阻燃和抗滴落效果。“高温自重抗滴落”是指在PET的分子链中引入一种在高温下可以重排的结构,在高温下重排聚合物分子,促进材料碳化,从而达到阻燃抗滴落的目的。

四。结论。

目前,添加阻燃剂的方法仍然是工业上制备PET阻燃材料的主要方法,主要是因为阻燃剂改性PET材料不改变PET的聚合过程,方法灵活,易于调节。添加阻燃剂制备PET阻燃材料的方法有很多优点,通过多种阻燃剂的协同作用可以有效提高复合材料的阻燃性能。但添加型阻燃剂与PET的相容性一般较差,添加量通常较高,会造成产品外观和力学性能的下降。如何设计阻燃剂的复配配方,克服共混阻燃改性带来的相容性和分散性问题,在不严重影响其他性能的情况下,给材料带来优异的阻燃性能,是当前的研究热点,也是今后PET阻燃材料的主要发展方向。阻燃改性方法比较成熟,但有局限性。PET材料作为反应型阻燃剂的第三单体,需要改变PET聚合的工艺流程。面对很多宠物产品,这种阻燃方法通用性差,成本高。新型阻燃PET共聚物提高,通用性强,是阻燃改性PET共聚物复合材料的重要研发方向。智能阻燃PET的研究刚刚兴起,但发展潜力无限。

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