煤与含氟聚合物对聚酯结构与性能的影响研究

本文主要研究了添加剂煤粉、聚磷酸铵(APP)、煤粉与聚磷酸铵混合体系、含氟聚合物对普通聚酯(PET)与含磷阻燃共聚酯(fPET)的物理力学性能、阻燃性能和加工性能等影响。用氧指数、水平垂直燃烧、炭化实验等方法考察改性聚酯的阻燃性能;通过锥型量热仪和热失重相结合的研究手段研究了改性聚酯热降解特性、炭化特性和阻燃机理;利用差热扫描量热法研究了改性聚酯的结晶性;利用万能试验机研究了改性聚酯的力学性能;通过平板旋转流变仪研究了改性聚酯的流变性能等。最后在小型纺丝机、加弹机与牵伸机等设备进行了共聚酯纤维试生产与后加工处理,研究了添加剂对共聚酯可纺性影响,同时研究了共聚酯纤维的物理力学性能、阻燃性能与染色性等。经过以上一系列的研究得到以下主要结论: (1) APP加速了PET及fPET热降解作用;煤/APP阻燃体系分别与PET、fPET之间存在协同作用,使得PET、fPET炭化与阻燃性能得到改善;锥形量热测试结果发现煤/APP阻燃体系的添加使PET热释放速率、最大热释放速率明显减少,其阻燃作用主要存在于凝聚相中;煤/APP阻燃体系使PET力学性能下降。 (2)含氟聚合物PA5935加速了PET、fPET的热降解过程、降低了氧指数值,但增加了炭化产率。PA5935降低了PET的结晶性和拉伸强度;但PA5935促进了fPET冷结晶过程并且增加了其结晶度,改善了fPET的力学性能。ETFE和FEP对PET氧指数与结晶性作用规律性较差,这是由于含氟聚合物的原纤化与成核作用共同造成的。 (3)流变实验显示,在加工过程中,含氟聚合物发生原纤化,使聚酯的熔体表观粘度增加,从而有利于改善聚酯的抗熔滴性。 (4)共聚酯纺丝与染色实验显示,含磷阻燃共聚酯切片具有良好的可纺性;添加二氧化硅和含氟聚合物ETFE后,尽管POY与DTY丝力学性能均有改善,但都恶化了共聚酯的可纺性;煤粉明显提高初生纤维的氧指数,但同样恶化聚酯可纺性。共聚酯的FDY与DTY丝染色后有色斑,添加二氧化硅后的DTY丝染色稍好,达到4.0级。 本课题的特色与创新之处: (1)率先探讨了煤粉以及煤粉/聚磷酸铵复合体系对普通聚酯、阻燃共聚酯热降解行为、炭化性能、阻燃性能及物理力学性能的影响。 (2)率先探讨了含氟聚合物PA5935对阻燃共聚酯的热降解与炭化性能的影响;系统地研究了三种含氟聚合物对聚酯物理力学性能与阻燃性能影响;基于流变性能研究了含氟聚合物在聚酯熔体中的分散混合行为。