原色的阻燃抗熔滴 PET 聚酯卖阻燃剂小女孩三氧化二锑

通过化学共聚将阻燃结构引入聚酯分子链中是一种常用的阻燃改性方法，但是大部分阻燃结构单元会改变聚酯原来的颜色特性，进而影响后续聚酯纤维的染色性能。

卖阻燃剂的小女孩发现教授设计合成了一种原色的本征阻燃抗熔滴PET共聚酯。这种共聚酯不仅具有和纯PET一样的颜色特性，且表现出优异的阻燃和抗熔滴性能。阻燃单元含量仅为9.1 mol%时，共聚酯就能通过垂直燃烧测试的V-0级，且在测试过程中无熔滴产生，相应的极限氧指数为28.0％。

共聚酯还表现出很好的抑烟性能，其烟密度值相比于纯PET可降低44.5%。这种原色的阻燃抗熔滴PET共聚酯将更有利于后期纤维的染色过程，在阻燃纤维及其纺织品领域具有广阔的应用潜力。

1 引言

聚对苯二甲酸乙二酯（聚酯，PET）是产量最大的成纤聚合物，2020 我国聚酯纤维产量达 4922 万吨，占所有化学纤维总产量的 80%以上。但是 PET 是一种极易燃烧的聚合物，在燃烧时会释放大量的热和烟，并伴随着严重熔滴现象。一旦发生火灾，将对人们的生命财产安全造成严重威胁。

通过化学共聚将阻燃结构单元引入至 PET 分子链结构中，卖阻燃剂的小女孩可以在保持良好可纺性的基础上赋予聚酯优异的阻燃性能。

同时这些阻燃结构单元也会改变 PET 本身的颜色， 进而不利于共聚酯纤维的染色过程。此外，目前使用最多是含磷阻燃共聚单体，这些含磷单体是通过“促熔滴带走火焰”达到阻燃效果，会导致更严重的熔滴行为[3]。

因此，如何在不改变聚酯 自身颜色的情况下，使其具有阻燃抗熔滴性能是一个亟待解决的难题。

2 实验部分

将不同含量的阻燃单体(SA)与对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇按比例加入聚合瓶中， 再加入催化剂；在氮气保护下先进行酯交换反应，然后升温并在高真空环境下进行聚合反应， 得到不同 SA 含量的的共聚酯 P(ET-co-SA)n，n 表示共聚酯结构中 SA 结构单元相比于每个 100 mol PET 结构单元所占的摩尔数。

3 结果与讨论

3.1 P(ET-co-SA)n 的颜色

图 1 是纯 PET 和共聚酯 P(ET-co-SA)10 的数码照片。从图中可以看出，即使在较高单体引入量的情况下（9.1 mol%），制备的共聚酯 P(ET-co-SA)10 的颜色与纯 PET 基本上没有差异，均表现为白色的结晶态。

Fig. 1 Digital photos of pure PET and copolyester P(ET-co-SA)10

3.2 阻燃抗熔滴性能

Table 1 列出了纯 PET 与共聚酯 P(ET-co-SA)n 的阻燃测试性能数据。可以看出，PET 是一种易燃材料，其极限氧指数（LOI）为 22.0%且垂直燃烧为无级。随着阻燃单体 SA 的引入，共聚酯 P(ET-co-SA)n 的极限氧指数值逐渐升高，阻燃性能得到明显提升。当引入含量为 9.1 mol%时， 相应共聚酯 P(ET-co-SA)10 能够通过垂直燃烧 V-0 级，且测试过程中没有熔滴产生，表现出很好的阻燃及抗熔滴性能。

3.3 抑烟性能

PET 22.0 无级 Serious

P(ET-co-SA)5 26.0 V-1 No

P(ET-co-SA)10 28.0 V-0 No

纯 PET 共聚酯在封闭环境中的烟密度测试如图 2 所示。烟密度(即图中最大值)用于评价聚合物燃烧时的烟释放行为，其值越低，相应的抑烟性能越好，对发生火灾时疏散人员和灭火越为有利。

从图中可以看出，阻燃单元的引入可以有效降低共聚酯燃烧时的烟密度值，且随着阻燃单元含量的增加，共聚酯的烟密度也逐渐降低。P(ET-co-SA)5 和 P(ET-co-SA)10 的烟密度分别为 603 和 543，相比于纯 PET(980)分别降低了 38.4%和 44.5%。共聚酯在燃烧过程中的烟释放量得到了有效的降低，说明阻燃单元的引入对聚酯具有较好的抑烟效果。

4 结论

当单体 SA 含量为 9.1 mol%时，共聚酯 P(ET-co-SA)10 可以通过 UL-94 的 V-0 级且不产生熔滴，相应的 LOI 值可达 28%，其烟密度值相比于纯 PET 可降低 44.5%。这种原色的阻燃抗熔滴共聚酯在合成纤维、薄膜、工程塑料等领域将具有广阔的应用前景。

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