双壳型微胶囊碳微球对PET及其纤维的阻燃改性和阻燃机理研究

发布时间：2022-12-07 01:16

　　聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是当今世上产量最大、应用最广的高聚物材料,但PET制品,尤其是PET纤维的易燃性给人类的生命和财产安全带来了极大的火灾隐患。因此,对PET进行阻燃改性具有十分重要的意义。目前,PET常用的传统阻燃剂暴露出诸多缺陷,开发具有“无卤、环保、低添加、抑烟、能用于纺丝”特征的新型阻燃剂成为当前PET阻燃改性的研究热点。碳材料作为一种新兴阻燃剂,在高聚物的阻燃改性中表现出“无卤、环保、高效”的优势。前期研究表明碳微球（CMSs）对PET具有较高的阻燃效率,但目前用碳材料对PET进行阻燃改性的研究尚处于起步阶段,CMS s/PET体系的阻燃机理尚不明确。此外,CMSs直接作为阻燃剂时无法达到“抑烟”的要求。氢氧化镁（MH）是一种具有抑烟功效的绿色阻燃剂,但它的缺点是阻燃效率低、且与聚合物的相容性差。因此,将CMSs和MH配合使用构建新型的复合阻燃剂,并将其用于PET及其纤维的阻燃改性,具有重要的研究价值和广阔的发展前景。本课题以“低添加+阻燃+抑烟+可纺”为目的,构建了一种具有双壳结构的微胶囊碳微球阻燃剂,将其用于PET的阻燃改性。首先依次研究了CMSs、氢氧化镁包覆... 

【文章页数】：207 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高聚物的燃烧和阻燃理论
        1.2.1 高聚物的燃烧过程
        1.2.2 烟雾的产生及抑烟机理
        1.2.3 高聚物的阻燃机理
        1.2.4 阻燃剂及阻燃技术
    1.3 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的阻燃研究
        1.3.1 PET的阻燃方法
        1.3.2 PET常用的阻燃剂
        1.3.3 碳微球阻燃PET的研究进展
        1.3.4 涤纶(PET纤维)阻燃改性的研究现状
    1.4 本课题的研究意义及研究内容
        1.4.1 研究意义和研究目的
        1.4.2 研究思路和研究内容
第二章 碳微球阻燃PET的研究
    2.1 引言
    2.2 CMSs的制备及其形貌结构表征
        2.2.1 CMSs的制备
        2.2.2 CMSs的形貌结构表征
    2.3 CMSs/PET阻燃复合材料的制备及其燃烧性能表征
        2.3.1 CMSs/PET阻燃复合材料的制备
        2.3.2 CMSs/PET的极限氧指数
        2.3.3 CMSs/PET的UL 94垂直燃烧测试结果
        2.3.4 CMSs/PET的锥形量热仪测试结果
    2.4 CMSs/PET的炭层分析
        2.4.1 炭层的形貌分析
        2.4.2 炭层的热稳定性分析
        2.4.3 炭层的化学结构分析
    2.5 CMSs/PET的炭层形成机理研究
        2.5.1 研究方法
        2.5.2 CMSs对PET的热降解动力学的影响
        2.5.3 CMSs对PET的热稳定性的影响
        2.5.4 CMSs对PET的热氧降解产物的影响
        2.5.5 CMSs对PET的成炭性的影响
        2.5.6 CMSs对PET的交联行为的影响
        2.5.7 CMSs对PET的热裂解行为及高温裂解产物的影响
    2.6 CMSs/PET的交联成炭机理
    2.7 本章小结
第三章 碳微球和氢氧化镁协同阻燃PET的研究
    3.1 引言
    3.2 碳微球和氢氧化镁直接复配阻燃PET的研究
        3.2.1 CMSs/MH/PET阻燃复合材料的制备和表征
        3.2.2 CMSs/MH/PET的极限氧指数
        3.2.3 CMSs/MH/PET的UL 94垂直燃烧测试结果
        3.2.4 CMSs/MH/PET的锥形量热仪测试结果
        3.2.5 CMSs/MH/PET的力学性能
    3.3 氢氧化镁包覆碳微球核壳型阻燃剂(MH@CMSs)的制备和表征
        3.3.1 MH@CMSs阻燃剂的制备
        3.3.2 MH@CMSs阻燃剂的表征
    3.4 MH@CMSs/PET阻燃复合材料的制备和表征
    3.5 MH@CMSs/PET的燃烧性能
        3.5.1 MH@CMSs/PET的极限氧指数
        3.5.2 MH@CMSs/PET的UL 94垂直燃烧测试结果
        3.5.3 MH@CMSs/PET的锥形量热仪测试结果
    3.6 MH@CMSs/PET的阻燃机理研究
        3.6.1 炭层分析
        3.6.2 热降解动力学分析
        3.6.3 热稳定性分析
        3.6.4 热氧降解产物分析
        3.6.5 成炭性分析
        3.6.6 交联行为分析
        3.6.7 高温裂解产物分析
        3.6.8 MH@CMSs/PET的阻燃机理
    3.7 MH@CMSs/PET的力学性能
    3.8 本章小结
第四章 双壳型微胶囊碳微球(MMH@CMSs)阻燃PET的研究
    4.1 引言
    4.2 双壳型微胶囊碳微球阻燃剂(MMH@CMSs)的制备和表征
        4.2.1 MMH@CMSs阻燃剂的制备
        4.2.2 MMH@CMSs阻燃剂的表征
    4.3 MMH@CMSs/PET阻燃复合材料的制备和表征
    4.4 MMH@CMSs/PET的力学性能
    4.5 MMH@CMSs/PET的拉伸断面形貌
    4.6 MMH@CMSs/PET的燃烧性能
        4.6.1 MMH@CMSs/PET的极限氧指数
        4.6.2 MMH@CMSs/PET的UL 94垂直燃烧测试结果
        4.6.3 MMH@CMSs/PET的锥形量热仪测试结果
    4.7 MMH@CMSs/PET的阻燃机理研究
        4.7.1 炭层分析
        4.7.2 热降解动力学分析
        4.7.3 热稳定性分析
        4.7.4 热氧降解产物分析
        4.7.5 成炭性分析
        4.7.6 交联行为分析
        4.7.7 高温裂解产物分析
    4.8 本章小结
第五章 MMH@CMSs/PET阻燃母粒的结晶性和流变性研究
    5.1 引言
    5.2 MMH@CMSs/PET阻燃母粒的结晶性能
        5.2.1 等温结晶行为
        5.2.2 非等温结晶行为
        5.2.3 非等温结晶动力学
        5.2.4 结晶活化能
    5.3 MMH@CMSs/PET阻燃母粒的流变性能
        5.3.1 流变曲线
        5.3.2 表观粘度对剪切速率的依赖性
        5.3.3 表观粘度对温度的依赖性
        5.3.4 结构粘度指数
    5.4 本章小结
第六章 阻燃涤纶纤维和织物的制备及性能研究
    6.1 引言
    6.2 阻燃涤纶纤维(FR-PET纤维)的制备及其性能研究
        6.2.1 FR-PET纤维的制备和表征
        6.2.2 FR-PET纤维的微观形貌
        6.2.3 FR-PET纤维的阻燃性能
        6.2.4 FR-PET纤维的拉伸性能
        6.2.5 FR-PET纤维的结晶度
        6.2.6 FR-PET纤维的取向度
        6.2.7 FR-PET纤维的回潮率
    6.3 阻燃涤纶织物(FR-PET织物)的制备及其性能研究
        6.3.1 FR-PET织物的制备和表征
        6.3.2 FR-PET织物的外观和规格参数
        6.3.3 FR-PET织物的阻燃性能
        6.3.4 FR-PET织物的拉伸性能
        6.3.5 FR-PET织物的透气性和透湿性
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读学位期间的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯与Si-P低聚物在环氧树脂中的协同阻燃作用[J]. 赵春霞,邓利民,黄志宇.  高分子学报. 2015(04)
[2]织物断裂强力测试影响因素的分析[J]. 黄大兵.  中国纤检. 2012(16)
[3]Al（OH）3和Mg（OH）2对PVC热解特性的影响研究（英文）[J]. 何翊.  无机化学学报. 2012(01)
[4]PEN/PET共混纤维的红外光谱表征[J]. 张军,李文刚,宋月华,陈大中.  高科技纤维与应用. 2010(06)
[5]MWNTs-OH/PET纳米复合材料的燃烧性能与阻燃机理研究[J]. 张建军,张靖宗,纪全,夏延致,孔庆山.  功能材料. 2010(03)
[6]无卤阻燃玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的研制[J]. 张宜鹏,赵春梅,毕立,曹亮,张艳明,陈宇.  化工新型材料. 2009(07)
[7]侧基含磷共聚酯的热降解动力学及热稳定性[J]. 黄年华,张强,李治华.  高分子材料科学与工程. 2009(02)
[8]一种研究聚合物非等温结晶动力学的方法[J]. 莫志深.  高分子学报. 2008(07)
[9]聚己内酯的等温与非等温结晶动力学研究[J]. 蒙延峰,温慧颖,李宏飞,唐毓婧,门永锋,蒋世春,安立佳.  高等学校化学学报. 2006(11)
[10]PET结晶行为研究进展[J]. 陈俊,陈剑玲,刘正英,殷茜,黄锐.  高分子通报. 2005(01)

博士论文
[1]石墨烯的功能化及其环氧树脂复合材料的阻燃性能及机理研究[D]. 王鑫.中国科学技术大学 2013
[2]含磷共聚酯/无机纳米复合材料的制备、性能与阻燃机理研究[D]. 王德义.四川大学 2007
[3]聚酯（PET）/水滑石（LDH）纳米复合阻燃材料的研究[D]. 王明.东华大学 2006
[4]侧基含磷阻燃共聚酯/无机纳米复合材料的研究[D]. 曲铭海.四川大学 2005
[5]阻燃PET及其纤维的燃烧性能—燃烧机理—群子参数之间关系的研究[D]. 江海红.北京化工大学 2000

硕士论文
[1]阻燃胶囊化CMSs/PET功能纤维的制备及其结构性能研究[D]. 王欣.太原理工大学 2014
[2]Ag/CMSs抗菌PET母粒的制备及其结构与性能的研究[D]. 任建喜.太原理工大学 2013
[3]阻燃CMSs/PET及CMSs-PAn/PET功能材料的制备及其结构性能研究[D]. 李静亚.太原理工大学 2013



本文编号：3711969