聚酯纤维的阻燃及力学性能研究
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１ ． ３ 工艺 流程
合 阻燃 剂 的使 用 以 使 材 料 阻 燃 的 同 时 兼 具 增 塑 作 用 。增 塑剂 通 常采 用纳 米级 微粒 ， 如 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ： ， 为 无 定 形 白色 粉末 ， 是一 种 无毒无 味 的非 金 属材 料 ， 微 结 构 为 球形 ， 呈 絮状 和 网状 的准颗 粒结 构 ， 表 面含 有 大 量 的羟基 。由于其 微 粒尺 寸小 ， 比表面 积大 ， 表 面
摘要 ：本文 以微胶 囊红磷 为主要 阻燃剂 ， 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ２为增韧 剂 ， 采 用共 混熔 融法制备 阻燃 型聚 酯纤维样 条 ， 并研 究阻燃 剂 及 增韧剂用量对聚 酯的阻燃性 能和力学性能 的影响 。结果表 明 ， 微胶 囊红磷 能明显增 强聚酯 纤维的 阻燃性 能 ， 纳米 Ｓ ｉ Ｏ 的加 入 能改善聚 酯纤维样 条 的 力 学性 能 ； 微 胶 囊红磷 含 量 为 ５ ％ 时， 聚 酯 纤 维样 条 的 极 限 氧指 数 （ Ｌ Ｏ Ｉ ） 值为３ ３ ， 拉 伸 强度 为 １ ７ ． ９ ９ ＭＰ ａ ， 弯曲强度 为 ２ ６ ． ７ ５ Ｍ Ｐ ａ ， 冲击 强度 为 １ ． ９ ７ ｋ Ｊ ／ ｍ ， 材料 力学性 能下 降严重 ； 微胶 囊红磷 含量 为 ３ ％、 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ： 含 量 为 ２ ％ 时， 聚酯纤维样条 的 Ｌ Ｏ Ｉ 值为２ ９ ， 拉伸 强度 为 ３ ５ ． ５ １ Ｎ ／ｍｍ ， 弯曲强度 为 ３ １ ． ５ ４ ＭＰ ａ ， 冲击 强度 为 ２ ． ０ ３ ｋ Ｊ ／ ｍ ， 材料 的综合性
１ ． ２ 仪 器
’
Ｋ Ｓ － ２ ０ 型 双 螺 杆 挤 出 机 ，苏 州 科 信 塑 机 ； Ｈ Ｙ Ｆ ６ ０ ０型 注 塑 机 ， 浙 江海 鹰 塑机 ； Ｊ Ｆ ． ３型 氧 指 数 仪， 南 京市 江 宁区分 析仪 器 厂 ； ３ ３ ８ ５ Ｈ型 万 能材 料试
验机 ， 美国 Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ公 司 。
磷 系 以及 新 型 的阻燃 聚酯／ 无 机 纳米 复 合 材 料 ¨ Ｊ 。
原子 数 、 表面 能 和表面 张力 随粒 径 的减 小 急剧 增 大 ， 表现 出小 尺寸 效应 、 表 面效 应 、 量 子 尺寸 效 应 和宏 观 量子 隧道 效应 等 特 点 ， 从 而 使 纳 米 粒 子 具 有 一 些 特 殊 的性 能 。 本 文分别 采 用 单一 的微 胶囊 红磷 为 阻 燃 剂 ， 以 及采 用微 胶 囊 红 磷 与 纳 米 Ｓ ｉ Ｏ 的混 合 助 剂 为 阻 燃 剂对 聚酯 进行 阻燃 和增 韧 改 性 ， 制 备 阻 燃 聚 酯 纤 维 样条 ， 并 测试 其 阻 燃 性 能 和力 学 性 能 。根 据 实 验 结 果分 析微 胶 囊 红 磷 的 阻燃 机 理 和 纳 米 Ｓ ｉ Ｏ 的增 韧 机理 ， 并 得 出最佳 的配 比。
能最佳 。
关键词 ：微胶 囊红磷 ；纳米 Ｓ ｉ Ｏ ；聚酯；阻燃性能 ；力 学性能 ；极 限氧指数 （ Ｌ Ｏ Ｉ ）
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ ；Ｔ Ｑ ３ １ ４ ． ２ ４ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ３—０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ ６ ５— ０ ４
聚酯 是 重要 的纤 维 、 塑 料制 品的原 料 之一 ， 其 综 合 性 能优 异 ， 应用 广泛 。但 由于它 的可 燃 性 ， 许 多 国 家对 其在 交 通 、 建筑 、 专业 服等 领域 的应 用 均 有严 格 的 阻燃要 求 。用 于 聚 酯 阻 燃 的 材 料 主 要 包 括 卤系 、
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ － ０ ８ － ２ ２ 本文作者还有徐文新和李雅。
红磷 是一 种 性 能 优 良的 无 机 阻燃 剂 ， 具 有高效 、 抑 烟、 低毒 的阻 燃 效 果 ， 但 在 实 际 应 用 中存 在 许 多 弊
端， 如易 吸潮 、 易爆炸 ， 放 出剧 毒 的磷 化 氢 （ Ｐ Ｈ ） 气
体， 粉尘易爆炸 ， 在大量贮存时会因内部高热而 自燃 等 。此 外红 磷对 热 、 摩 擦 和 冲击 等 相 当敏 感 ， 作 为 阻
基 材 的力学 性 能影 响 － ｏ 。
目前 ， 阻燃 剂 的一 大发展 方 向是 多功 能 化 ， 如 混
１ 实
验
１ ． １ 原 材料
半 消光 聚酯 切 片 ， 中 国石 化 仪 征 化 纤 股 份 有 限
公 司提 供 ； 微 胶囊 红 磷 （ １ ５ ０ ０ 目） ， 广 州 市银 塑 阻燃 材 料公 司提 供 ； 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ： ， 杭州 万景 新材 料有 限 公 司 提供 ； 液体 石蜡 ， 温 州市 大华石 油化 工 贸 易有 限 公 司 提供。
２ ０ １ ３年 第 ２期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
６ ５
聚 酯 纤 维 的 阻燃 及 力 学 性 能 研 究
高卫卫 ，曹海建 ，钱 坤 ，承永刚
（ １ ．江南 大学 生态 纺织教育部重 点实验室 ，江苏无锡 ２ １ ４ １ ２ ２ ；
２ ．江 苏 旷 达 汽 车织 物 集 团 股 份 有 限 公 司 ，江 Βιβλιοθήκη 常 州 ２ １ ３ １ ７ ９ ）
燃 剂在 与树 脂混 炼 、 模 塑 等加 工过 程 中存 在 火灾 、 爆 炸 等 隐患 ， 且 与 树脂 的相 容性 差 ， 不易 均匀 分 散 在树 脂 材料 中 ， 导 致 材 料 的物 理 性 能 下 降 ｌ ５ Ｊ 。 因此 ， 红 磷 作 为阻燃 剂 ， 只有 经过 表 面处理 后才 有 实 用价 值 。 近 年来 ， 国 内外 均 采 用 对 红 磷 进行 微 胶 囊 化 来 消 除 上 述 的性 能缺 点 ， 并 可 改善 与基 材 的相容 性 ， 减 小对
合 阻燃 剂 的使 用 以 使 材 料 阻 燃 的 同 时 兼 具 增 塑 作 用 。增 塑剂 通 常采 用纳 米级 微粒 ， 如 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ： ， 为 无 定 形 白色 粉末 ， 是一 种 无毒无 味 的非 金 属材 料 ， 微 结 构 为 球形 ， 呈 絮状 和 网状 的准颗 粒结 构 ， 表 面含 有 大 量 的羟基 。由于其 微 粒尺 寸小 ， 比表面 积大 ， 表 面
摘要 ：本文 以微胶 囊红磷 为主要 阻燃剂 ， 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ２为增韧 剂 ， 采 用共 混熔 融法制备 阻燃 型聚 酯纤维样 条 ， 并研 究阻燃 剂 及 增韧剂用量对聚 酯的阻燃性 能和力学性能 的影响 。结果表 明 ， 微胶 囊红磷 能明显增 强聚酯 纤维的 阻燃性 能 ， 纳米 Ｓ ｉ Ｏ 的加 入 能改善聚 酯纤维样 条 的 力 学性 能 ； 微 胶 囊红磷 含 量 为 ５ ％ 时， 聚 酯 纤 维样 条 的 极 限 氧指 数 （ Ｌ Ｏ Ｉ ） 值为３ ３ ， 拉 伸 强度 为 １ ７ ． ９ ９ ＭＰ ａ ， 弯曲强度 为 ２ ６ ． ７ ５ Ｍ Ｐ ａ ， 冲击 强度 为 １ ． ９ ７ ｋ Ｊ ／ ｍ ， 材料 力学性 能下 降严重 ； 微胶 囊红磷 含量 为 ３ ％、 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ： 含 量 为 ２ ％ 时， 聚酯纤维样条 的 Ｌ Ｏ Ｉ 值为２ ９ ， 拉伸 强度 为 ３ ５ ． ５ １ Ｎ ／ｍｍ ， 弯曲强度 为 ３ １ ． ５ ４ ＭＰ ａ ， 冲击 强度 为 ２ ． ０ ３ ｋ Ｊ ／ ｍ ， 材料 的综合性
１ ． ２ 仪 器
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Ｋ Ｓ － ２ ０ 型 双 螺 杆 挤 出 机 ，苏 州 科 信 塑 机 ； Ｈ Ｙ Ｆ ６ ０ ０型 注 塑 机 ， 浙 江海 鹰 塑机 ； Ｊ Ｆ ． ３型 氧 指 数 仪， 南 京市 江 宁区分 析仪 器 厂 ； ３ ３ ８ ５ Ｈ型 万 能材 料试
验机 ， 美国 Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ公 司 。
磷 系 以及 新 型 的阻燃 聚酯／ 无 机 纳米 复 合 材 料 ¨ Ｊ 。
原子 数 、 表面 能 和表面 张力 随粒 径 的减 小 急剧 增 大 ， 表现 出小 尺寸 效应 、 表 面效 应 、 量 子 尺寸 效 应 和宏 观 量子 隧道 效应 等 特 点 ， 从 而 使 纳 米 粒 子 具 有 一 些 特 殊 的性 能 。 本 文分别 采 用 单一 的微 胶囊 红磷 为 阻 燃 剂 ， 以 及采 用微 胶 囊 红 磷 与 纳 米 Ｓ ｉ Ｏ 的混 合 助 剂 为 阻 燃 剂对 聚酯 进行 阻燃 和增 韧 改 性 ， 制 备 阻 燃 聚 酯 纤 维 样条 ， 并 测试 其 阻 燃 性 能 和力 学 性 能 。根 据 实 验 结 果分 析微 胶 囊 红 磷 的 阻燃 机 理 和 纳 米 Ｓ ｉ Ｏ 的增 韧 机理 ， 并 得 出最佳 的配 比。
能最佳 。
关键词 ：微胶 囊红磷 ；纳米 Ｓ ｉ Ｏ ；聚酯；阻燃性能 ；力 学性能 ；极 限氧指数 （ Ｌ Ｏ Ｉ ）
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ ；Ｔ Ｑ ３ １ ４ ． ２ ４ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ３—０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ ６ ５— ０ ４
聚酯 是 重要 的纤 维 、 塑 料制 品的原 料 之一 ， 其 综 合 性 能优 异 ， 应用 广泛 。但 由于它 的可 燃 性 ， 许 多 国 家对 其在 交 通 、 建筑 、 专业 服等 领域 的应 用 均 有严 格 的 阻燃要 求 。用 于 聚 酯 阻 燃 的 材 料 主 要 包 括 卤系 、
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ － ０ ８ － ２ ２ 本文作者还有徐文新和李雅。
红磷 是一 种 性 能 优 良的 无 机 阻燃 剂 ， 具 有高效 、 抑 烟、 低毒 的阻 燃 效 果 ， 但 在 实 际 应 用 中存 在 许 多 弊
端， 如易 吸潮 、 易爆炸 ， 放 出剧 毒 的磷 化 氢 （ Ｐ Ｈ ） 气
体， 粉尘易爆炸 ， 在大量贮存时会因内部高热而 自燃 等 。此 外红 磷对 热 、 摩 擦 和 冲击 等 相 当敏 感 ， 作 为 阻
基 材 的力学 性 能影 响 － ｏ 。
目前 ， 阻燃 剂 的一 大发展 方 向是 多功 能 化 ， 如 混
１ 实
验
１ ． １ 原 材料
半 消光 聚酯 切 片 ， 中 国石 化 仪 征 化 纤 股 份 有 限
公 司提 供 ； 微 胶囊 红 磷 （ １ ５ ０ ０ 目） ， 广 州 市银 塑 阻燃 材 料公 司提 供 ； 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ： ， 杭州 万景 新材 料有 限 公 司 提供 ； 液体 石蜡 ， 温 州市 大华石 油化 工 贸 易有 限 公 司 提供。
２ ０ １ ３年 第 ２期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
６ ５
聚 酯 纤 维 的 阻燃 及 力 学 性 能 研 究
高卫卫 ，曹海建 ，钱 坤 ，承永刚
（ １ ．江南 大学 生态 纺织教育部重 点实验室 ，江苏无锡 ２ １ ４ １ ２ ２ ；
２ ．江 苏 旷 达 汽 车织 物 集 团 股 份 有 限 公 司 ，江 Βιβλιοθήκη 常 州 ２ １ ３ １ ７ ９ ）
燃 剂在 与树 脂混 炼 、 模 塑 等加 工过 程 中存 在 火灾 、 爆 炸 等 隐患 ， 且 与 树脂 的相 容性 差 ， 不易 均匀 分 散 在树 脂 材料 中 ， 导 致 材 料 的物 理 性 能 下 降 ｌ ５ Ｊ 。 因此 ， 红 磷 作 为阻燃 剂 ， 只有 经过 表 面处理 后才 有 实 用价 值 。 近 年来 ， 国 内外 均 采 用 对 红 磷 进行 微 胶 囊 化 来 消 除 上 述 的性 能缺 点 ， 并 可 改善 与基 材 的相容 性 ， 减 小对