无卤阻燃PET的研究进展

无卤阻燃PET的研究进展

孙小龙

平度市李园事处，山东 青岛 266700

摘要：综述了近些年来对无卤阻燃PET的研究进展，其中主要涉及新型无卤阻燃剂的应用及无卤阻燃技术的研究，并预测无卤阻燃PET材料的发展方向。 关键词：阻燃；PET 中图分类号：TQ320.4 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)35-0104-01

1 引言

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，属于热塑性聚酯材料，由于其低廉的价格，良好的力学性能、耐磨性能以及电绝缘性能被广泛的应用于塑料、纺织品及薄膜中。PET为可燃材料，极限氧指数（LOI）仅为22%，极大的其在一些领域的应

用，如电子电器领域，室内外装修领域[1]

。阻燃PET材料的研究及制备一直的PET材料应用研究的热点。

阻燃剂根据元素种类来分总体分为含卤阻燃剂和无卤阻燃剂。卤系阻燃剂因为价廉高效等优点被广泛应用。而自2002年起，WEEE及ROHS指令被欧盟推出，明确卤系阻

燃剂的在阻燃材料领域的应用[2]

。因此无卤阻燃剂的应用及新型无卤阻燃技术的研究成为阻燃PET材料的研究热点。本文旨在综述近年来无卤阻燃PET材料的研究，主要针对其新型阻燃剂及新型的无卤阻燃技术应用。

2 阻燃剂的研究 Mert Kilinic等利用多种磷酸酯阻燃剂、磷化硼、硼酸锌等引入到PET中，并对其阻燃性能、热稳定性能及力学性能等进行了研究。研究表明不同磷系阻燃剂阻燃机理不尽相同，主要根据阻燃剂热稳定性及其化学结构。气相阻燃作用主要是高温下释放含磷自由基，捕获活性自由基终结自由基裂解反应。固相阻燃作用主要是其在高温下形成稳定的炭层结构，有效地避免火焰传递，阻隔基材与空气的热氧交换，阻燃降解反应进一步发生。含硼阻燃剂可以有效抑制烟雾。对不同种类之间的阻燃剂进行复配，发现不同阻燃剂之间存在协效作用。三苯基磷酸酯-磷化硼体系具有极高的氧指数达到36%。磷化硼即可以发挥气相和固相阻燃作用，又是良好的烟雾抑制剂，可以有效地释放氧自由基可以有效地使一氧化碳转化为二氧化碳。三苯基磷酸酯可以作为PET的增塑剂可以有效地提升材料的断裂伸长率。

牛梅等利用PANI-CMSs与PET进行共混制备阻燃PET复合材料，研究单体浓度对复合材料的力学性能、阻燃性能及导电性能进行了一定的研究。最佳的单体浓度1.5mol/L时，

阻燃材料的综合性能最佳[3]

。

3 共聚酯阻燃技术

Wang等引入高温交联基团到PET主链合成一种新型的热交联共聚酯化合物，在燃烧过程中的交联行为对其阻燃性能及抗熔滴行为的影响进行了深入的研究。利用TG-DSC及流变行为研究其交联反应程度，研究表明交联反应的程度与反应性单体的含量有关，而升温过程中的交联程度越高，则材料的具有良好的阻燃性能及抗熔滴行为。交联反应的发生伴随着材料的粘度的增加，可以有效地对材料实现抗熔滴。这一种新型的阻燃技术主要集中于固相阻燃作用，由于其高度交联对于高温炭层的形成并可以形成稳定和致密的炭层结构从而实现对材料的抗熔滴行为。XPS研究表明由于交联反应的存在共聚酯具有更低的C/O和Cox/Ca，分别表明其交联反应的存在且高温下形成更多芳环结构产物。锥形量热仪测

104 2015年35期

试表明当交联组分单体含量增加，其热释放速率峰值（PHRR）显著下降，有助于降低火灾传播的风险。交联组分具有良好的反应活性，因此在降低组成的交联共聚酯单体可以有效的提升材料的阻燃性能。

Juang等合成含亚膦酸基团的邻乙酰氧基苯甲酸引入到PET的主链上，研究表明PET的材料的结晶度随着含磷基团的增加而降低，其玻璃化转变温度逐渐增加，材料能在添加量为1.43wt%时，PET可以达到UL94 V0等级。相比纯PET材料，共聚酯的初始分解温度降低，但是最终高温残留显著增加。这种新型的引入阻燃基团的PET材料具有一定的发展前景，如何有效优化合成工艺是亟需要解决的问题。

4 协效阻燃技术

毛志平等利用热稳定性良好的甲基三硼硅烷与PET材料进行熔融共混。添加3wt%的甲基三硼硅烷复合材料的极限氧指数达到34.3%，垂直燃烧达到V-0等级，具有良好的自熄能力。研究表明其阻燃机理主要为固相阻燃机理，在高温下阻燃剂迁移到聚合物表面，形成Si-O，B-O以及Si-C键，形成致密的保护层，可以有效阻燃PET的热降解挥发，防止

气体降解产物的释放及熔滴现象[4]

。

Mao等先用KH550将蒙脱土改性然后与三聚磷腈化合物接枝，将改性后的蒙脱土引入到PET的中。三聚磷腈化合物本身就是一种无卤阻燃剂，层状纳米蒙脱土是一种阻燃协效剂，将阻燃剂和协效剂通过化学键合的方式引入到材料中，可以有效地提高阻燃剂的阻燃效率，可以最大的限度的降低阻燃剂的用量，对其他的性能的影响也可以降到最低。改性之后蒙脱土的热稳定虽然明显提升，但是实际上在PET加工过程中存在部分降解，对与蒙脱土的热稳定需要进一步改善。5 结论

阻燃PET的研发始终是PET材料应用的研究热点，由于其较高的加工温度对于添加型阻燃剂具有一定的要求，一些热稳定性不佳的磷-氮阻燃剂及无机填料阻燃剂无法满足其加工的需求。虽然近年来新的液晶型共聚酯引入到PET的主链，可以有效提升材料的阻燃性能，但是其合成工艺复杂，成本高不利于推广。由于无卤阻燃剂材料的效率往往较低，因此协同阻燃技术也被广泛研究，如磷-氮，磷-硅，磷-硼等阻燃剂并应用到PET材料中，新型的协效体系的开发将是阻燃PET阻燃材料的发展方向。

参考文献

[1]李人杰，吕春祥.环境友好PET阻燃技术的研究进展[J].材料导报，2014，28(1):115-118.

[2]吴唯，钟宇华.磷-氮阻燃剂与酚醛成炭剂复配阻燃热塑性聚醚酯弹性体[J].高分子材料科学与工程，2015(1):029. [3]汪娇宁，苏兴勇.甲基三硼硅烷对PET热性能和阻燃性能的影响[J].工程塑料应用，2014(11):102-106.

作者简介：孙小龙(1981-)，男，山东青岛平度市人，平度市李园事处镇村建设文化服务中心化工工程师。