抗熔滴PET基/液晶共聚酯的制备与研究

【摘要】：PET因其良好的力学性能和可纺性,广泛应用于生产和生活领域,但其易燃的特点成为其不可忽视的安全隐患。热致液晶聚芳酯(TLCP)不仅拥有优异的热学、力学性能和耐化学性,而且具有本征型阻燃抗熔滴的特点,将TLCP与PET共聚有望获得兼具本征型阻燃和热学、力学性能优异的新型液晶共聚酯。本文将PET与不同的聚芳酯液晶基元单体,如4-对羟基苯甲酸(HBA)、2-羟基-6-萘甲酸(HNA)、4,4’-二羟基联苯(BP)、1,4-对苯二甲酸(TA)、2,6-萘二甲酸(NDA)等进行熔融共聚,通过优选组成、比例、反应条件,获得一系列高性能新型阻燃液晶共聚酯。由于该共聚酯无需添加商业化的阻燃剂,避免了高含量阻燃剂导致聚酯体系力学性能降低、易熔滴等情况的发生。上述聚芳酯液晶基元单体来源广泛、便宜易得,有利于进一步扩大该新型共聚改性聚酯体系的应用。本论文主要内容如下:(1)通过熔融缩聚合成了液晶组分和PET组分的摩尔比例均为60/40的四种热致液晶共聚酯HBA/PET 60/40、HBA/HNA/PET42/18/40、HBA/BP/TA/PET 36/12/12/40、HBA/BP/TA/NDA/PET36/12/9/3/40,并通过热重分析法(TGA)、流变测试和微量热法(MCC)等多种测试手段表征单体组成对共聚酯热学性能、流变性能、阻燃性能以及其它综合性能的影响。TGA结果显示四种热致液晶共聚酯的600℃残留量Yc@600℃和热分解5%温度T_(d5%)能达到37%和405℃,说明液晶链段的存在能有效提高共聚酯的热稳定性;流变结果表明合成的热致液晶共聚酯在370℃恒温60 min后仍保持了较高的复数粘度(10~5 Pa·s),能极大地提高材料的抗熔滴性;MCC结果表明含液晶组分的热致液晶共聚酯的最大热释放速率(PHRR)能从664.7 W·g~(-1)降到141.8 W·g~(-1),能够延缓材料燃烧形成火灾的过程。(2)以HBA、BP、TA、NDA作为液晶聚芳酯(LCP)组分,通过熔融缩聚合成LCP组分和PET组分的摩尔比例不同的共聚酯LCP/PET40/60、LCP/PET 50/50、LCP/PET 60/40、LCP/PET 70/30和LCP,并用热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和微量热法(MCC)等多种测试手段表征LCP组分含量对其热学性能、微观形貌、阻燃性能以及其它综合性能的影响。TGA结果表明LCP含量的增加能改善共聚酯LCP/PET的热稳定性;SEM和力学性能测试结果显示LCP组分含量增加有利于共聚酯LCP/PET微纤结构的形成,而少量微纤结构能够提高共聚酯的拉伸强度和断裂伸长率;共聚酯LCP/PET的最大释放速率随着LCP组分含量的增加而逐渐降低,在抗熔滴性能测试中LCP/PET 40/60、LCP/PET 50/50、LCP/PET 60/40和LCP/PET 70/30无熔滴产生,说明共聚酯LCP/PET在抑制热量释放速率和抗熔滴方面具有突出的优势。