含磷阻燃共聚热塑性聚酯弹性体的研究

论文摘要

热塑性聚酯弹性体（TPEE）是一种含聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。TPEE具有突出的强度和耐热性,其物理、化学性能优良,是一种综合性能优异的工程弹性体。随着TPEE应用领域的拓展,对其阻燃性要求越来越高。以对苯二甲酸二甲酯、丁二醇、阻燃剂2-羟乙基苯基次磷酸（CEPPA）、聚丁二醇（PTMG）为单体,并加入合适而适量的扩链剂,利用熔融缩聚法合成出一系列阻燃热塑性聚酯弹性体,通过红外（FT-IR）、核磁(31P NMR及NMR)、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）和热台偏光显微镜（PLM）等各种手段测试了各样品的结构与性能,结晶性能、动态流变性能、热氧降解动力学、降解机理、阻燃性能和力学性能等。研究结果表明;1.加入扩链剂有利于合成性能更好的聚合物。FT-IR结果显示添加CEPPA后共聚物出现新吸收峰935 cm-1（P-O-C）,31p NMR和1HNMR结果表明阻燃剂确实进入聚合物分子链中。2.嵌入分子链的阻燃剂主要在无定型区中,CEPPA加入后衍射峰的2θ位置发生了一定程度的变化,由XRD晶粒尺寸的计算结果和热台偏光显微镜（PLM）可以看出,晶体变小。DSC结果表明含扩链剂样品加入阻燃剂后软段、硬段的熔点下降,硬段的结晶度下降,但软段的结晶度变大。3.动态流变研究结果表明;热塑性聚酯弹性体及阻燃热塑性聚酯弹性体的熔体是粘弹性流体,在测试范围内处于相分离状态,相形态随温度及频率的变化而变化,储能模量G’、损耗模量G"、复数粘度、η’及内耗正切值随熔体结构的变化表现出不同的变化规律。同时阻燃剂的加入也使得logG’-logG"关系对温度的依赖性更大。4.降解动力学研究结果表明:热塑性聚酯弹性体阻燃共聚热塑性聚酯弹性体降解分三个阶段,与热塑性聚酯弹性体相比,阻燃共聚热塑性聚酯弹性体第一阶段活化能降低,第二阶段活化能升高。各样品的第一阶段的降解机理是相界面控制反应机理（R1）机理,第二阶段是一维空间扩散机理（D1）机理,添加阻燃剂并没有改变热塑性聚酯弹性体的降解方式。5.热失重-红外联用研究结果表明:阻燃热塑性聚酯弹性体中的阻燃剂易于先与共聚物分子链断裂,形成阻燃剂分子单体,并进一步分解出PO自由基和磷酸类物质,苯基磷酸类物质等阻燃物质并与共聚物分解的其它物质反应从而起到阻止化合物进一步氧化燃烧。6.垂直燃烧法和氧指数测试表明:阻燃热塑性聚酯弹性体的阻燃性能达到使用要求,达到了国家阻燃标准要求极限氧指数（LOI）>28。7.动态力学性能表明;热塑性聚酯弹性体和阻燃热塑性聚酯弹性体是微相分离体系,存在两个Tg;阻燃剂加入后更促进了微相分离。拉伸结果表明阻燃热塑性聚酯弹性体的弹性形变与热塑性聚酯弹性体相比无大变化,屈服应力比TPEE的高,塑性形变、断裂强度下降,弹性性能虽比TPEE差,但达到应用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热塑性聚酯弹性体
• 1.1.1 国内外研究开发现状及趋势
• 1.1.2 热塑性聚酯弹性体的合成
• 1.1.3 热塑性聚酯弹性体的性能
• 1.2 阻燃剂
• 1.2.1 阻燃剂分类及发展趋势
• 1.2.2 磷系阻燃剂的阻燃机理
• 1.3 热塑性聚酯弹性体的阻燃
• 1.4 课题的提出及研究内容
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 研究内容
• 参考文献
• 第二章 阻燃热塑性聚酯弹性体的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 合成工艺简介
• 2.2.1 酯交换工艺
• 2.2.2 直接酯化工艺
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验仪器与设备
• 2.3.3 测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 阻燃热塑性聚酯弹性体的合成
• 2.4.2 特性粘度数据处理
• 2.4.3 红外光谱分析
• 2.4.4 核磁分析
• 2.5 结论
• 参考文献
• 第三章 阻燃热塑性聚酯弹性体的结晶性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 样品
• 3.2.2 测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 X射线衍射分析
• 3.3.2 DSC分析
• 3.3.3 热台偏光显微镜分析
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 阻燃热塑性聚酯弹性体的动态流变性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 动态流变测试
• 4.3 理论基础
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 储能模量与频率的关系
• 4.4.2 损耗模量与频率的关系
• 4.4.3 复数粘度与频率的关系
• 4.4.4 内耗与频率的关系
• 4.4.5 阻燃热塑性聚酯弹性体的相分离行为
• 4.5 结论
• 参考文献
• 第五章 阻燃热塑性聚酯弹性体的降解动力学及降解机理研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验样品
• 5.2.2 测试
• 5.3 降解动力学理论基础
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 阻燃热塑性聚酯弹性体的热氧降解动力学分析
• 5.4.2 阻燃热塑性聚醅弹性体的降解机理研究
• 5.5 结论
• 参考文献
• 第六章 阻燃热塑性聚酯弹性体的阻燃及力学性能
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 阻燃性能的测定
• 6.2.2 动态力学性能测试
• 6.2.3 力学性能测试
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 阻燃性能
• 6.3.2 动态力学性能
• 6.3.3 拉伸性能
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 结论
• 硕士研究生在读期间发表学术论文目录
• 致谢