Page 49 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 张新星，等: PET 共聚阻燃改性研究进展 ·39·

Diels-Alder 反应占据优势，释放更多的可燃气体环
戊二烯，从而导致阻燃性能下降。

DONG 等 [46] 合成了单体二甲基 5-[1,3-二氧代
-3a,4,7,7a-4 氢-1 氢-4,7-甲亚异吲哚-2 (3 氢)-基] 间

苯二甲酸 （DMTMI），结构如下所示，以共聚的方
式将其嵌入 PET 高分子链中制备高温交联阻燃聚 高温交联阻燃 PET 相关文献数据列于表 2。高温
酯。实验结果表明，当单体添加量为 10%时（摩尔 交联阻燃改性方法思路新颖，其改性的阻燃 PET 聚
分数，以 DMT 的物质的量为基准），其 LOI 为 27.5%， 酯表现出良好的阻燃和抗熔滴性能和一定的抑烟效
阻燃改性 PET 的 PHRR 以及 THR 均降低，体现出 果。高温交联单体通常含双键和三键等结构，这些
阻燃性能的提升。这是因为其阻燃机理是单体中存 结构在高温下打开并重新成键交联成环，这是一个化
在烯烃的 Diels-Alder 反应以及亚胺化降冰片烯的高 学反应过程，单体的活性影响其改性 PET 聚酯的交
温交联反应，反应所生成的环化物促进聚酯燃烧过 联程度，而交联程度的大小在一定程度上会影响聚酯
程中炭化，从而实现阻燃。但当 DMTMI 添加量为 阻燃和抗熔滴的效果。因此，选择具有合适反应活性的
20%时，其 LOI 为 26%，这是因为添加量过多时， 结构单体是决定 PET 聚酯阻燃和抗熔滴性能的关键。

表 2 高温交联阻燃 PET 的改性结果
Table 2 Results of the flame retarding PET prepared by high-temperature crosslinking
2
2
2
2
单体 添加量/% η/(dL/g) T g/℃ T m/℃ LOI/% UL-94 PHRR/(kW/m ) THR/(MJ/m ) TSR/(m /m ) 熔滴
ADA [40] 15 0.74 89 223 29 — 424 53.6 — 无
PEPE [41] 80 1.87 82.1 — 30 V-0 198 36.7 — 无
BA [42] 10 0.78 86 224 31 V-0 514 67 1064 无
CBAA [43] 10 0.51 89 217 31 V-0 371 65 1166 无
PEPE [44] 20 1.17 76.1 208 25 — 376 39 — 无
DPDPI [45] 10 0.4 97.9 — 30.4 V-0 330 66.1 — 无
DMTMI [46] 10 0.64 98.6 — 27.5 — 246.8±14.8 12.9±0.4 — —

1.3 高温重排阻燃改性 PET 为 20%（摩尔分数，以 DMT 的物质的量为基准）
高温重排阻燃改性方法是利用高温下改性单体 时，改性 PET 的 LOI 为 32%，但尚无法达到 UL-94
结构中相邻基团或原子之间发生相互成键作用形成 测试的 V-0 级，表明 PBPBD 在改善 PET 聚酯抗熔
稳定的芳环结构，此环状结构在燃烧过程中促进 PET 滴方面的作用有待提高。通过对阻燃改性 PET 聚酯
聚酯燃烧物表面形成致密炭层，高致密炭层会隔绝 进行锥形量热测试，结果表明改性聚酯的 PHRR、
热量传递和氧气输送，阻止聚酯燃烧 [47] ，并且有效 THR 以及 TSP 均降低，体现出良好的阻燃抑烟效果。
提升 PET 聚酯高温熔体的黏度，改善其抗熔滴性能， 但是，阻燃改性 PET 的结晶能力以及熔点均有所降
属于凝聚相阻燃。 低，表明 PBPBD 嵌入到 PET 分子链中破坏了其规
GUO 等 [47] 首先合成了含有芳基乙烯结构的单体 整性，使材料其他性能发生改变。
2, 2-{4, 4-[1, 4-亚苯基双（氧基）]双（4, 1-亚苯基）}

双（氧基）二乙醇（PBPBD），其与 DMT 以酯交换
的方式制备阻燃和抗熔滴 PET 聚酯。实验结果表明，
随着 PBPBD 添加量的增加，改性 PET 聚酯的热分
解活化能逐步提高，体现出较好的热稳定性。通过
Py-GC/MS 分析结果表明，PBPBD 中的芳基乙烯结
构在高温下发生重排生成共轭杂芳环，详细的化学
重排过程如下所示。这种共轭杂芳结构在 PET 聚酯
燃烧表面促进了稳定炭层的形成以及高温熔体黏度
的提升，从而实现其阻燃和抗熔滴性能改善，属于
凝聚相阻燃。阻燃测试结果表明，当 PBPBD 添加量