聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是熱塑性聚酯中最主要的品種之一，其發(fā)展極為迅速，預(yù)計2020年全球PET產(chǎn)量將達(dá)11017萬噸。
1946年英國公開了第一個制備PET的專利，1953年美國DuPont公司最早實現(xiàn)了PET的工業(yè)化生產(chǎn)。初期的PET幾乎全部用于合成纖維，到了上世紀(jì)80年代，PET作為工程塑料有了突破性的進(jìn)展，成為繼尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚之后的第五大工程塑料。
PET的耐疲勞性、耐摩擦性及耐老化性優(yōu)良，電絕緣性突出，對大多數(shù)有機溶劑和無機酸穩(wěn)定，而且生產(chǎn)能耗低，加工性良好，因而被廣泛用于塑料包裝瓶、薄膜及合成纖維。
目前PET應(yīng)用領(lǐng)域基本上集中在電子電氣、汽車及儀器儀表等工業(yè)，如在電子工業(yè)中用于制造要求耐熱、電絕緣、力學(xué)強度高的零件；在汽車工業(yè)中用于制造質(zhì)輕、耐沖擊、耐摩擦的零件；在儀表工業(yè)中用于制造照相機外殼、儀表外殼、各種配件等。上述行業(yè)對零配件的安全性能尤其是阻燃性能的要求都較高，因此開發(fā)阻燃PET成為PET材料的研究“熱點”。
那么，目前阻燃PET材料的主要方法有哪些呢？主要有以下三種。
PET添加阻燃劑阻燃法
添加阻燃劑的方法與很多其它聚合物材料相同，是在PET基體中加入適當(dāng)種類和用量的阻燃劑，利用阻燃劑和基體材料在燃燒時的氣相或(和)凝聚相阻燃作用來提高PET的阻燃性能。
常見在PET中使用的阻燃劑包括溴系、磷系、氮系等。目前PET多用溴系阻燃劑阻燃，十溴二苯乙烷作為添加型阻燃劑被廣泛地應(yīng)用于PET、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)的阻燃中，此外，美國大湖公司開發(fā)的溴化苯乙烯均聚物阻燃劑(PBs一64Hw)也具有熱穩(wěn)定性與色彩穩(wěn)定性優(yōu)異、不遷移、不噴霜、熔融可混、易加工等優(yōu)點，正在逐漸被用于PET等熱塑性聚酯的阻燃。
應(yīng)用于PET阻燃的磷系阻燃劑包括：磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三乙酯、含溴三磷酸酯(TDBPPE)等。其中TDBPPE對PET的阻燃效果較好，這是因為TDBPPE在同一分子內(nèi)含有溴和磷，具有鹵-磷協(xié)同效應(yīng)，而且磷在PET中的阻燃效率極高。用TDBPPE制造阻燃PET時，可以與三氧化二銻并用，也可以單獨使用。對PET阻燃材料的氧指數(shù)而言，添加TDBPPE的效果是比較好的。但作為磷酸酯類添加型阻燃劑也有不足，主要是磷酸酯類阻燃劑大多為液體，耐熱性差，揮發(fā)性大，相容性也不夠好，且阻燃劑含磷量與阻燃效果大體成正比。
無機磷系阻燃劑也可用于PET材料的阻燃，主要有紅磷、磷酸鹽、聚磷酸銨，其中紅磷是一種較好的PET阻燃劑，具有添加量少、用途廣等優(yōu)點。此外，磷酸鹽在熱塑性聚酯中也是一種有效的阻燃劑。
氮系阻燃劑也可用于PET的阻燃，目前應(yīng)用的含氮阻燃劑主要包括三大類：三聚氰胺、雙氰胺、胍鹽及其衍生物。其中三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯是阻燃劑市場中最具有發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N。
PET共聚阻燃法
共聚阻燃PET是以反應(yīng)型阻燃劑作為第三單體參與到PET聚合反應(yīng)過程中制備的PET阻燃復(fù)合材料。反應(yīng)型阻燃劑一般含有P、N等阻燃元素，這些元素的存在能通過改變聚合物基體的熱降解過程等方式來提高聚合物的阻燃性。在合成PET時，在聚合體系中加入能參與反應(yīng)同時具有阻燃特性的反應(yīng)第三單體，使其結(jié)合在分子主鏈上從而起到阻燃效果。但是已獲得工業(yè)應(yīng)用的這類阻燃劑很少，主要原因是其含磷量低、穩(wěn)定性欠佳、合成時易齊聚化等。
用于阻燃PET的共聚阻燃單體中有苯基二羧苯基氧化膦(BCPPO)，它是極其典型的一種共聚阻燃單體，不僅具有優(yōu)異的阻燃性能，而且能使阻燃PET的許多性能得到改善。
2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)也是PET合成時的阻燃第三單體，CEPPA屬于次磷酸衍生物，酸性較強，該化合物上的羥基和羧基具有較高的反應(yīng)活性。
另外，雙酚A和雙酚F、10-羥基-10氧-10氫-吩惡磷-2，8-二羧酸鉀鹽(DHPPO–K)也可作為PET合成時的阻燃第三單體。DHPPO-K能促進(jìn)基材在高溫下降解時形成穩(wěn)定的炭層，有利于提高材料的阻燃性能。
PET智能阻燃法
PET智能阻燃是科學(xué)家最近提出的，智能阻燃的PET在成型加工時與普通的PET沒有區(qū)別，但該PET在被點燃時其化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，如發(fā)生快速交聯(lián)應(yīng)用，使其熔體黏度迅速陡增并加速炭化，從而起到阻燃與抗熔滴的雙重作用。所得共聚酯可在保持PET原有特性的情況下，實現(xiàn)阻燃不熔滴。同時這種共聚PET中不含任何傳統(tǒng)阻燃元素(如Cl、Br、P等)，為綠色阻燃新技術(shù)提供了一種全新的方法。
對于智能阻燃PET，科學(xué)家最近還提出了另外兩種類型的智能阻燃技術(shù)，即“離子聚合物抗熔滴”和“高溫自重排抗熔滴”。與高溫自交聯(lián)的化學(xué)交聯(lián)相比，離子聚合物以可逆物理交聯(lián)的方式，增大材料熔體粘度，實現(xiàn)抗熔滴(圖4)。科學(xué)家最近設(shè)計了一系列含磷離子阻燃單體，所得的離聚物聚酯均表現(xiàn)出較佳的阻燃抗熔滴效果。“高溫自重排抗熔滴”是通過在PET分子鏈中引入可高溫重排的結(jié)構(gòu)，在高溫下通過聚合物分子重排，促進(jìn)材料成碳化，實現(xiàn)阻燃抗熔滴。
總結(jié)而言：
1、目前工業(yè)上制備PET阻燃材料仍是以添加阻燃劑法為主，添加阻燃劑法制備PET阻燃材料具有多種優(yōu)勢，通過多種阻燃劑的協(xié)同作用可以有效提高復(fù)合材料的阻燃性能。但添加型阻燃劑一般與PET的相容性較差，添加量通常較高，會引起制品的表觀、力學(xué)性能的下降。
2、共聚阻燃改性法較為成熟，但其具有局限性，作為第三單體的反應(yīng)型阻燃劑制備的PET材料需要改變PET聚合生產(chǎn)的工藝流程，面對眾多的PET產(chǎn)品，這種阻燃方法普適性較差，成本較高。
3、PET智能阻燃的研究才剛剛興起，但其具有無限的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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