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王玉忠院士团队提出“氢键交联”聚酯阻燃抗熔滴策略

访问量: 2020-03-10

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)因其优异的综合性能而得到了广泛应用。然而PET极易燃烧,其在被点燃后还会产生严重的熔滴现象,极大的限制了其在对防火有一定要求的领域的应用,而现有商业化含磷阻燃体系都是通过促进聚酯的降解而加速熔融滴落带走热量和火源来达到阻燃效果的,存在阻燃与抗熔滴相矛盾的问题。基于以上问题,我室开展了一系列卓有成效的研究,先后提出和发展了“高温自交联抗熔滴”、“离子聚合物抗熔滴”以及“高温自重拍抗熔滴”等阻燃抗熔滴技术。

近日,我室在前期研究基础上提出了“氢键交联”的聚酯阻燃抗熔滴策略,通过分子设计合成了一种含苯并咪唑结构的PET共聚酯。由于自身特殊的结构特点,在氢键和π-π堆积作用的驱动下,苯并咪唑基团能够在共聚酯分子链中形成纳米尺度的聚集体,起到可逆的物理交联网络的作用,进而抑制PET分子链的自由运动。经变温红外、变温XRD以及一系列的剪切和拉伸流变等测试验证,该物理交联网络在共聚酯熔体状态下依然能够保持,因而使得共聚酯熔体表现出较高的零剪切黏度和熔体强度,从而能够抑制熔滴现象的产生。同时,苯并咪唑基团能够促进共聚酯在燃烧时快速形成稳定的炭层,使共聚酯表现出良好的成炭性和自熄性。因此,共聚酯的熔体强度和成炭性都得到了提高,从而赋予共聚酯高效的阻燃和抗熔滴效果,解决了聚酯阻燃和抗熔滴相矛盾的难题。此外,与其他阻燃抗熔滴共聚酯体系相比,由于可逆氢键交联网络的存在,该共聚酯体系表现出了更高的玻璃化转变温度和拉伸强度,有望进一步拓展PET基聚酯的应用范围。

 

该项研究得到国家自然科学基金重点项目(21634006)的资助,相关结果以《Semi-aromatic copolyesters with high strength and fire safety via hydrogen bonds and π-π stacking》为题发表在Chemical Engineering Journal上,该文的第一作者是王玉忠院士的博士研究生倪延朋,通讯作者是王玉忠教授汪秀丽教授

 

原文链接: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.05.212

 

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