改善PET阻燃抗熔滴及增強(qiáng)機(jī)械性能的新途徑

聚酯的無(wú)鹵阻燃與抗熔滴是一對(duì)難以調(diào)和的矛盾，成為阻燃界至今尚未得到很好解決的難題。

該技術(shù)所解決的問(wèn)題是為了提供一種可紡性好，成纖強(qiáng)度高，并具有阻燃、無(wú)熔滴、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性和氣體阻隔特性的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(以下簡(jiǎn)稱PET)-有機(jī)磷雜化α-磷酸鋯（以下簡(jiǎn)稱α-ZrP）復(fù)合纖維材料.
 

技術(shù)方法

1）  將α-ZrP 在室溫條件下，超聲并機(jī)械攪拌，超聲攪拌功率為60W，時(shí)間為30min;機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為500r/min,時(shí)間為30min 分散于DMF中；分散后α-ZrP的濃度為0.008/ml；

2）  加入小分子正丙胺反應(yīng)，正丙胺與α-ZrP的摩爾比為1:2.2，加入正丙胺反應(yīng)的時(shí)間為0.9h;
 
3）  在添加硅烷偶聯(lián)劑3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（APTES）繼續(xù)反應(yīng)；APTES的滴加量與α-ZrP的質(zhì)量比為1.0:1；滴加速率為1.2ml/min;繼續(xù)反應(yīng)的時(shí)間為5h;
 
4）  添加羥甲基苯基次膦酸繼續(xù)反應(yīng)；羥甲基苯基次膦酸的添加量與APTES的摩爾質(zhì)量比為2:1；反應(yīng)溫度為40℃，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間4h;
 
5）  固相產(chǎn)物經(jīng)分離、洗滌和烘干即可得到有機(jī)磷雜化的α-ZrP,固相產(chǎn)物語(yǔ)溶劑分離采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；洗滌是先在濃度為92%的丙酮與水的混合溶液浸泡28h,后用大量丙酮溶液清洗4次直至產(chǎn)物種無(wú)殘留的反應(yīng)原料；烘干為置于真空烘箱中，65℃，真空度0.06MPa條件下烘干28h;
 
6）  有機(jī)磷雜化的α-ZrP在260℃條件下烘焙5min,即可得到有機(jī)磷雜化的α-ZrP,該有機(jī)磷雜化α-ZrP外觀為白色粉末，并為層狀化合物，該有機(jī)磷雜化α-ZrP的層間距1.72nm(2θ=5.12°)；該有機(jī)磷雜化α-ZrP由α-ZrP、硅烷偶聯(lián)劑3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（APTES）和  羥甲基苯基次膦酸組成，APTES插在α-ZrP層間，羥甲基苯次膦酸與分布在α-ZrP表面和層間的APTES端基形成化學(xué)鍵，APTES 在α-ZrP 上的接枝率為13.82%，有機(jī)磷含量為10.05%，有機(jī)磷雜化α-ZrP起始分解溫度為383℃；有機(jī)磷雜化α-ZrP能夠均勻地分散在非極性有機(jī)溶劑正己烷中；
 
7）  將PET在180℃干燥4h,然后將3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（APTES）和羥甲基苯基次膦酸雜化的α-ZrP與PET按照5：95（W/W）的重量比用雙螺桿擠出機(jī)在285℃的溫度下熔融共混、造粒，得到含5% 3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（APTES）和羥甲基苯基次膦酸雜化的α-ZrP的PET復(fù)合樹(shù)脂切片；
 
8）  將制得的含5%  3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（APTES）和羥甲基苯基次膦酸雜化的α-ZrP的PET復(fù)合樹(shù)脂切片在175℃干燥4h,然后用熔融紡絲機(jī)在285℃的溫度下紡絲得到PET-有機(jī)磷雜化α-ZrP復(fù)合纖維材料.
 
 
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
 

經(jīng)檢驗(yàn)，本實(shí)施例得到的復(fù)合纖維材料中最終α-ZrP含量為5.6%，纖維的纖度為145.8dtex,斷裂強(qiáng)度為2.6cN/dtex,斷裂伸長(zhǎng)率為136.7%，阻燃性能優(yōu)異LOI＞30，無(wú)熔滴。

本文旨在傳播專業(yè)知識(shí)，侵刪！以上部分摘自（申請(qǐng)?zhí)枺?01510863825.0；申請(qǐng)人東華大學(xué)；發(fā)明人：孫賓，江曉澤等）
 
材料解析
 
 
磷酸鋯（α-ZrP）是一種類似蒙脫土（MMT）結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子層狀化合物，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如高的離子交換能力。長(zhǎng)徑比可控、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，常被用作無(wú)機(jī)填料制備聚合物/無(wú)機(jī)復(fù)合材料。
 
α-ZrP復(fù)合材料具有添加量少、全面提高聚合物性能、材料密度低、基本保持材料原有加工性能等優(yōu)點(diǎn)，代表了今后復(fù)合材料的發(fā)展方向。

α-ZrP可以廣泛應(yīng)用于高分子材料行業(yè)作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高阻燃、抗沖抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強(qiáng)聚合物綜合物理性能的作用，同時(shí)改善物料加工性能。

除此之外，有研究人士采用2wt.-%磷酸鋯復(fù)配科萊恩18wt.-%的含磷多元醇類反應(yīng)型無(wú)鹵阻燃劑Exolit-OP 950解決了PET抗熔滴的需求，提高了PET的拉伸模量。同時(shí)阻燃性能可達(dá)(UL 94 V-0)。