论文部分内容阅读
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有优异的性能被广泛的应用于汽车、电子、电器等领域。但PBT材料易燃,限制了其广泛应用,因此对PBT材料进行阻燃改性具有重要意义。含卤阻燃剂对PBT具有很好的阻燃效率,由于在燃烧过程中释放出有毒性气体等原因,其应用受到了限制。含磷阻燃剂,如二乙基次磷酸铝,次磷酸铝等用于PBT阻燃时表现了很好的阻燃效率。为了进一步提高次磷酸铝对PBT材料的阻燃效率,选取合适的协效剂与次磷酸铝进行协同阻燃是一种有效的途径。本论文选取实验室前期研究合成的六对醛基苯氧基环三磷腈(HAPCP),以不同质量比与次磷酸铝(AHP)进行复配,然后添加到PBT中制备阻燃PBT材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)测试研究了材料的阻燃性能；通过锥形量热(CONE)测试研究了材料的燃烧行为；通过拉伸、弯曲和冲击强度的测试研究了材料的力学性能；将样条置于70℃水中煮168 h的耐水测试研究材料的耐水性能,综合研究了HAPCP与AHP的质量比及阻燃剂的总添加量对PBT材料的阻燃、力学和耐水性能的影响。测试结果表明：单独添加AHP阻燃PBT,阻燃剂的添加量为18 wt%时,材料通过UL-94 V-0级,氧指数为23.8%；当AHP与HAPCP以质量比为15：1复配后,阻燃剂的添加量为16 wt%时,阻燃PBT样条就通过了UL-94 V-0级,氧指数为25.3%,表明HAPCP与AHP对PBT材料具有很好的协效阻燃作用。HAPCP/AHP/PBT体系的烟释放速率(SPR)和烟释放总量(TSP)比AHP/PBT体系有所降低。相对于AHP/PBT, HAPCP/AHP/PBT体系的拉伸、弯曲和冲击性能均有不同程度的提升。在阻燃剂添加量均为16 wt%时,水煮后HAPCP/AHP/PBT样条依然可以通过UL-94 V-0级,ALOI为-0.8%,且质量损失率为0.064%；但AHP/PBT样条在UL-94测试中依然只能通过UL-94 V-1级,ALOI为-1.0%,且质量损失率达到0.079%,从而证明,阻燃剂的复配有助于提升材料的耐水性能。同时,与HAPCP/AHP/PBT体系水煮前相比,水煮后该样条的拉伸和弯曲强度有所增加。此外,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)对不同温度下HAPCP与AHP的反应产物的结构进行表征,推测出两者的反应机理,从而预测出在HAPCP/AHP/PBT体系中,HAPCP与AHP的协效机理。结果表明,HAPCP和AHP在200℃下发生交联反应,生成具有P-C键且较高热稳定性的交联结构；推测出在HAPCP/AHP/PBT体系加工过程中,HAPCP和AHP会发生交联反应,改善材料的热稳定性,及阻燃剂与PBT基体的界面相容性,从而提升材料阻燃、力学及耐水性能。采用热失重分析(TGA)测试分别对阻燃剂AHP、HAPCP、AHP/HAPCP和材料纯PBT、AHP/PBT、HAPCP/AHP/PBT体系进行了热降解行为研究,结果表明,与AHP相比,AHP/HAPCP的最大分解速率由35.9%·min-1下降到16.5%·min-1；与AHP/PBT相比,HAPCP/AHP/PBT体系的初始分解温度由317℃提高到324℃；且700℃时的残炭量由15.7%增加到15.9%。通过扫描电子显微镜(SEM)对AHP/PBT和HAPCP/AHP/PBT体系燃烧后的炭层形貌分析表明,HAPCP/AHP/PBT体系燃烧后的炭层更加均匀、致密、连续,保护内部材料,进而提高其阻燃效率。