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聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有优良的力学性能、成纤性及耐磨性等,广泛应用在工程塑料、纤维、薄膜等领域,位居合成纤维之首,但其极限氧指数（LOI）仅为21%,为易燃材料且燃烧过程中会产生大量黑烟从而限制其应用。因此,对PET进行阻燃与抑烟具有同等重要意义。应阻燃剂无卤、低毒、低烟的发展要求,本文旨在减少阻燃剂的添加量、增强阻燃剂与PET基体间的界面结合力,从而降低PET物理机械性能的恶化。碳材料在低添加量下可明显降低聚合物燃烧产生的热危害。根据碳材料的结构特性、阻燃特性、工艺成本及PET成纤性要求,本文以具有大长径比的多壁碳纳米管（MWCNTs）和具有丰富官能团的碳微球（CMSs）为两种碳基对PET进行阻燃改性;然后,为同时实现PET的阻燃与抑烟,采用一体化原位构建了MWCNTs基和CMSs基酸源及气源的复合阻燃剂,并且通过构建CMSs基抑烟剂也实现了PET的阻燃与抑烟;最后,将三种碳基复合阻燃剂应用在PET纤维中。研究的主要内容和结果如下:1、考察了单一MWCNTs与CMSs对PET阻燃性能的影响:采用熔融共混法制备MWCNTs/PET与CMSs/PET复合材料,研究了其阻燃性能、阻燃模式及阻燃机制。结果表明:MWCNTs与CMSs因改变PET的炭层结构而提高其阻燃性能,且添加量会影响其阻燃效率。其中,当MWCNTs含量仅为0.5%时,MWCNTs/PET形成网络状炭层而增加熔体粘度,使LOI值由21%仅提高到22.1%,释热速率峰值（pk-HRR）与总释热量（THR）由513.22 kW/m2、71.9 MJ/m2分别下降到397.73 kW/m2、69.3 MJ/m2,且燃烧时间缩短,说明降低了PET燃烧产生的热危害而提前终止燃烧,阻燃模式主要为物理阻隔、抑制火焰效应。当CMSs含量仅为1%时,CMSs/PET形成湍流状炭层而降低熔体粘度,使LOI值上升到26.1%,热参数pk-HRR与THR值分别下降到349.47 kW/m2、69.7 MJ/m2,说明CMSs使PET燃烧所需的氧含量提高、产生的热危害下降,阻燃模式主要为物理阻隔、催化成炭效应。但二者均不能抑制烟气,且无自熄性而不能达到V-0级,说明单一MWCNTs或CMSs均不能满足PET的阻燃与抑烟要求。2、为了同时实现PET的高效阻燃与抑烟,采用一体化技术构建了碳基复合阻燃剂（PCS-MWCNTs、SiMP-CMSs与PMH-CMSs）,主要包括以下三方面的研究:以MWCNTs为碳基,研究了MWCNTs基酸源、气源的一体化原位构建及对PET性能的影响:以磷酸（H3PO4）为酸源、壳聚糖（CS）为气源,采用化学沉积交联与酯化反应相结合,构筑了MWCNTs基壳聚糖磷酸酯复合阻燃剂（PCS-MWCNTs）,经熔融共混法制备PCS-MWCNTs/PET复合材料。结果表明:（1）PCS-MWCNTs呈核壳结构,表面PCS负载量约为36.3%,与MWCNTs相比,PCS-MWCNTs与PET基体间的界面结合力增强。（2）当PCS-MWCNTs含量为2%时,LOI值提高到26.1%,达V-0级,且pk-HRR与THR值分别下降为260.69 k W/m2、64.6 MJ/m2,总产烟量（TSP）与平均比消光面积（av-SEA）值由14.7 m2、447.82 m2/kg分别下降到11.7 m2、375.29m2/kg,说明PCS-MWCNTs使PET燃烧所需的氧含量提高、自熄性增强,同时降低了产生的热危害与烟气危害;其阻燃模式为43.46%物理阻隔+15.39%抑制火焰+4.35%催化成炭。（3）提出的阻燃机制为:PCS层分解产生CS糖环及磷化物覆盖在MWCNTs构筑的炭层上增强其阻隔性、磷酸催化PET炭化及NH3抑制火焰的作用,从而提高PET的阻燃性能并降低其产烟量。在前期研究的基础上,以CMSs为碳基,研究了CMSs基酸源、气源的一体化原位构建及对PET性能的影响:以三聚氰胺（MEL）为气源、H3PO4仍为酸源,并经硅烷化改性形成CMSs基三聚氰胺磷酸盐复合阻燃剂（SiMP-CMSs）,以熔融共混法制备Si MP-CMSs/PET复合材料。结果表明:（1）SiMP-CMSs呈核壳结构,且其表面SiMP负载量约为64.1%,硅烷化SiMP-CMSs与PET基体间的界面结合力增强。（2）当SiMP-CMSs含量为3%时,LOI值高达27.7%,为V-0级,pk-HRR、THR、TSP与av-SEA值分别下降为221.66 kW/m2、59.3MJ/m2、12 m2与369.45 m2/kg,说明SiMP-CMSs使PET达到难燃级别,且降低了热危害与烟气危害;其阻燃模式为47.63%物理阻隔+19.04%抑制火焰+9.04%催化成炭。（3）提出的阻燃机制为:SiMP层分解产生MEL与H3PO4,MEL发生气化逸出并释放大量NH3,迅速稀释可燃气体及抑制火焰发展,且产生的三嗪环结构促进PET交联及磷酸催化成炭而覆盖在CMSs构筑的炭层上,增强其阻隔性、热氧稳定性,提前终止火焰,阻断生烟途径,从而实现阻燃与抑烟。同样地,为实现PET的阻燃与抑烟,研究了CMSs基抑烟剂的一体化原位构建及对PET性能的影响:采用液相沉积法构筑CMSs基氢氧化镁（MH）阻燃剂（MH-CMSs）,经微胶囊化形成PET包覆MH-CMSs复合阻燃剂（PMH-CMSs）,并通过熔融共混法制备了PMH-CMSs/PET复合材料。结果表明:（1）PMH-CMSs是以CMSs为芯材、MH与低聚物PET为内壳与外壳的胶囊结构,胶囊化PMH-CMSs与PET基体间的界面结合力增强。（2）当PMH-CMSs含量为2%时,LOI值上升为27.6%,并达V-0级,说明PET复合材料达难燃级别且具有自熄性,其pk-HRR、THR、TSP与av-SEA值分别下降到279.29 kW/m2、52.8 MJ/m2、8.2 m2与350.57 m2/kg,即PMH-CMSs明显降低了热危害与烟气危害,尤其是抑制烟气方面效果显著;其阻燃模式为25.89%物理阻隔+12.30%抑制火焰+18.34%催化成炭。（3）提出的阻燃机制为:PMH-CMSs呈梯度分解行为,低聚物PET先分解引发热量积聚到阻燃剂粒子周围,继而MH层迅速吸热并释放水蒸气,降低热量及氧浓度,产生氧化镁（Mg O）覆盖在CMSs构筑的炭层增加了其致密性,降低了产烟量,实现阻燃与抑烟。3、为了实现PET纤维的阻燃改性,通过熔融纺丝法将上述三种碳基复合阻燃剂应用在PET纤维中,对纤维的形貌结构、聚集态结构及阻燃性能等进行研究。结果表明:三种阻燃剂与PET纤维间的界面相容性较佳,且均优化纤维的聚集态结构;当阻燃剂含量为0.9%时,PCS-MWCNTs/PET、Si MP-CMSs/PET与PMH-CMSs/PET纤维的LOI值分别为25.1%、27.4%与27.2%,损毁长度均小于15 cm,续燃及阴燃时间均小于5 s,均达到B1级,产烟量均下降,具有阻燃与抑烟;PET复合纤维的热稳定性、结晶度与取向度均提高,拉伸强度满足使用要求。综上所述,构建碳基复合阻燃剂对PET进行改性可降低阻燃剂的添加量,与传统直接复配法相比,本文提出的“一体化”将多组份阻燃剂构建为一体,不仅简化了各种阻燃剂与PET基体间的多重界面问题,而且使各种阻燃剂的综合效应同时有效发挥,最终实现了PET的高效阻燃与抑烟。