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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为一种重要的热塑性高分子材料，具备优异的力学性能、耐腐蚀性、可纺性和成本低等优势，已被广泛地应用于服装纤维、薄膜、塑料瓶等领域。可是PET材料在空气中易燃，很容易引发火灾，必须进行阻燃处理，才能扩大它的应用市场。此外，PET在燃烧过程中，会存在严重的熔滴滴落。一方面，滴落的熔滴能够带走一部分热量，使火焰自熄。另一方面，熔滴夹杂着火焰，很容易引起二次火灾，并对人体皮肤造成烫伤等危害，从而限制了其在航空、汽车、室内装饰和医疗器械等领域的使用。目前为止，仍没有一种方法能通过物理共混的方式很好地解决PET阻燃和抗熔滴之间的矛盾。因此，在保持材料原有机械性能的前提下，找寻一种新的方法和阻燃剂，来解决阻燃和抗熔滴这一矛盾变得尤为重要。本文利用磷腈基化合物优异的N-P协同阻燃效应和高长径比材料独特的增黏作用，制备了聚(环三磷腈-共-4,4’-二羟基二苯砜)(PZS)和聚磷腈改性次磷酸锰微米棒(PZS-MnHP)两种聚磷腈微纳材料，并将其应用于PET材料，研究其阻燃和抗熔滴效果。
PZS阻燃体系：采用模板法制备PZS纳米管。在超声条件下，三乙胺盐酸盐(TEA·HCl)不溶于四氢呋喃溶液，以晶体形式出现，该晶体随着反应时间的延长能够沿着轴向进行生长，最终生成棒状模板。而聚磷腈微小颗粒会自发的迁移至三乙胺盐晶体上，自行组装并生长。最后通过水洗去除模板，得到PZS纳米管。
将PZS纳米管以一定比例与PET基材进行熔融共混制备出PET/PZS阻燃复合材料。通过热重分析、垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、微型量热(MCC)和锥型量热等手段研究了复合材料的热稳定性和阻燃性。通过拉伸实验测试，研究了PZS纳米管对PET复合材料机械性能的影响。实验结果表明，PZS纳米管具备良好的阻燃效果。仅添加3wt%的PZS纳米管，PET/FR3.0复合材料就通过UL-94V-0评级，极限氧指数（LOI）也增加到23.8%。此外，PET/FR3.0复合材料的峰值放热率（PHRR）和总热释放速率（THR）分别下降了11.8%和20.3%。与此同时，PET/FR3.0复合材料的拉伸强度略有下降，拉伸模量却提高了5%。通过扫描电镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)研究PET和PET/FR复合材料在600℃下残渣形貌和石墨化结构。结果表明，引入PZS纳米管能够加速致密化炭渣的生成。这种碳层能够在凝聚相中起到阻燃作用。另一方面，PZS纳米管会裂解释放出NH3等不燃性气体，稀释火焰区可燃物和氧气浓度，在气相中进行阻燃。
PZS-MnHP微米棒阻燃体系：采用溶剂热和表面改性的方式，合成出一种聚磷腈改性次磷酸锰微米棒（PZS-MnHP）。SEM和TEM等测试手段表明，微米棒长约50μm，直径为1-2μm。将PZS-MnHP微米棒与PET母粒进行熔融共混制备出PET/PZS-MnHP阻燃复合材料，详细地研究了PET/PZS-MnHP复合材料的阻燃性、抗熔滴性和机械性能。此外，通过对复合材料的气相裂解产物和凝聚相产物进行分析，总结归纳出PZS-MnHP微米棒的阻燃机理。结果表明，添加5wt%PZS-MnHP微米棒（PET/FR5.0），阻燃复合材料的LOI值便由纯PET的20.5%增加至25.3%，熔滴行为得到了明显改善，仅存在1-2滴熔滴。此外，PET/FR5.0复合材料的峰值放热率较纯PET降低了57.0%，有效降低了PET材料的火灾危害。此外，添加5wt%PZS-MnHP微米棒，复合材料的拉伸强度从50.87MPa（PET）增至55.68MPa，断裂伸长率也相应增加了7.2%。通过对残炭量、残炭形貌和内部结构的分析，证实了PZS-MnHP微米棒能够加速膨胀性炭层的生成，这种碳层切断了外界氧气和热量的供应，抑制火焰的蔓延。此外，PZS-MnHP微米棒在燃烧过程中会释放出SO2和NH3等不燃性气体，有效稀释了燃烧区的可燃物浓度，终止燃烧反应。正是由于PZS-MnHP微米棒在气相和凝聚相中的共同作用，复合材料的火灾危害得到了有效控制。
PZS阻燃体系：采用模板法制备PZS纳米管。在超声条件下，三乙胺盐酸盐(TEA·HCl)不溶于四氢呋喃溶液，以晶体形式出现，该晶体随着反应时间的延长能够沿着轴向进行生长，最终生成棒状模板。而聚磷腈微小颗粒会自发的迁移至三乙胺盐晶体上，自行组装并生长。最后通过水洗去除模板，得到PZS纳米管。
将PZS纳米管以一定比例与PET基材进行熔融共混制备出PET/PZS阻燃复合材料。通过热重分析、垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、微型量热(MCC)和锥型量热等手段研究了复合材料的热稳定性和阻燃性。通过拉伸实验测试，研究了PZS纳米管对PET复合材料机械性能的影响。实验结果表明，PZS纳米管具备良好的阻燃效果。仅添加3wt%的PZS纳米管，PET/FR3.0复合材料就通过UL-94V-0评级，极限氧指数（LOI）也增加到23.8%。此外，PET/FR3.0复合材料的峰值放热率（PHRR）和总热释放速率（THR）分别下降了11.8%和20.3%。与此同时，PET/FR3.0复合材料的拉伸强度略有下降，拉伸模量却提高了5%。通过扫描电镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)研究PET和PET/FR复合材料在600℃下残渣形貌和石墨化结构。结果表明，引入PZS纳米管能够加速致密化炭渣的生成。这种碳层能够在凝聚相中起到阻燃作用。另一方面，PZS纳米管会裂解释放出NH3等不燃性气体，稀释火焰区可燃物和氧气浓度，在气相中进行阻燃。
PZS-MnHP微米棒阻燃体系：采用溶剂热和表面改性的方式，合成出一种聚磷腈改性次磷酸锰微米棒（PZS-MnHP）。SEM和TEM等测试手段表明，微米棒长约50μm，直径为1-2μm。将PZS-MnHP微米棒与PET母粒进行熔融共混制备出PET/PZS-MnHP阻燃复合材料，详细地研究了PET/PZS-MnHP复合材料的阻燃性、抗熔滴性和机械性能。此外，通过对复合材料的气相裂解产物和凝聚相产物进行分析，总结归纳出PZS-MnHP微米棒的阻燃机理。结果表明，添加5wt%PZS-MnHP微米棒（PET/FR5.0），阻燃复合材料的LOI值便由纯PET的20.5%增加至25.3%，熔滴行为得到了明显改善，仅存在1-2滴熔滴。此外，PET/FR5.0复合材料的峰值放热率较纯PET降低了57.0%，有效降低了PET材料的火灾危害。此外，添加5wt%PZS-MnHP微米棒，复合材料的拉伸强度从50.87MPa（PET）增至55.68MPa，断裂伸长率也相应增加了7.2%。通过对残炭量、残炭形貌和内部结构的分析，证实了PZS-MnHP微米棒能够加速膨胀性炭层的生成，这种碳层切断了外界氧气和热量的供应，抑制火焰的蔓延。此外，PZS-MnHP微米棒在燃烧过程中会释放出SO2和NH3等不燃性气体，有效稀释了燃烧区的可燃物浓度，终止燃烧反应。正是由于PZS-MnHP微米棒在气相和凝聚相中的共同作用，复合材料的火灾危害得到了有效控制。