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聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)是一种半结晶型热塑性聚酯,具有成本低、机械性能优异及尺寸稳定性良好等特点,大量用于纺织服装、装饰及包装材料。但是,PET材料易燃烧及在燃烧过程中存在严重熔滴现象,限制了它的使用。近年来,有关PET阻燃改性的研究文献很多,如采用共聚的方法将反应性阻燃剂嵌入到大分子链段中,或利用涂层等后整理的方法将阻燃剂涂覆于纺织品上,以改善PET的燃烧性能。过去几十年,PET阻燃是通过气相阻燃,阻燃后的PET熔滴现象加剧,有助于火焰的熄灭,然而严重的熔滴可引起二次燃烧和灼伤等伤害,因此在PET的阻燃和抗熔滴方面难以达到统一。采用凝聚相催化成炭阻燃剂,开发新型成炭抗熔滴阻燃PET材料已成为研究热点。本文以六氯环三磷腈为母体制备环三磷腈类衍生物阻燃剂,研究新型磷腈-硅构成阻燃体系对PET材料的阻燃性能和机理。基于实际应用需求,针对添加环三磷腈衍生物阻燃剂对PET材料强力的负面影响,添加纳米粒子增强PET基材,并研究其对PET的机械性能和阻燃性能的影响。主要研究工作如下:1、首先以六氯环三磷腈为原料,合成了两种磷腈衍生物(2-烯丙基苯氧基环三磷腈衍生物(OACP)和对-烯丙基醚苯氧基环三磷腈衍生物(PACP))。分别研究了OACP、PACP与商用磷腈阻燃剂(苯氧基环三磷腈衍生物(pncp))对pet热性能、阻燃性能和机械性能的影响。结果表明pacp较其他两种(苯氧基和邻位烯丙基苯氧基)磷腈衍生物对pet材料具有更高的阻燃效率,在5%的添加量(磷含量为0.37wt%)时pet/pacp复合材料的loi值就能够达到33.5vol.%,ul94v0级别。机理分析显示在共混过程中pacp烯丙基醚发生热克莱森重排的产物在平衡pet的机械性能和阻燃性能中起着至关重要的作用。2、为了解决pet材料的阻燃性和抗熔滴性之间的矛盾,合成了苯乙炔基封端的环三磷腈齐聚物(六(4-苯乙炔酰亚胺苯氧基)环三磷腈(hpaipc))。结果表明,hpaipc有利于提高pet材料在热分解过程中的稳定性,阻燃性和抗熔滴性。对pet/hpaipc复合材料的流变分析,热分解产物以及炭层形貌结果都表明hpaipc能够提高pet材料的复合粘度,燃烧后可形成表面致密,内部疏松多孔的蜂窝状结构,有利于阻隔基体与外界传质和传热。3、通过两步法制备六(对-(羟甲基)苯氧基)环三磷腈(pn6),研究其与聚(2-苯基丙基)甲基硅氧烷(pppms)对pet材料阻燃性和抗熔滴性能的影响。结果表明,pn6、pppms的含量对pet材料的熔融、结晶和热性能有很大的影响。在燃烧过程中,pn6和pppms的引入能促进成炭,并改善pet的熔滴现象。通过分析残炭的形态和化学成分,揭示了pet/pn6/pppms体系的协同机理,即pn6和pppms的引入,使得体系燃烧时硅元素向残炭表面聚集,形成更为紧凑致密的炭层。4、通过缩聚法合成一种新型的含硅成炭剂(TSCA),并在PET/PNCP复合材料中添加TSCA,改善复合材料炭层的阻隔性,构成新型的膨胀阻燃体系(IFR)。通过直接熔融共混法制备PET/PNCP/TSCA复合材料,研究了该材料的阻燃性能和热降解行为。结果表明:由PNCP与TSCA构成的新型膨胀阻燃体系最佳比例为3:1(重量比),且具有良好的阻燃协同效应和热稳定性。这主要归因于IFR的酸吸附机理使得酸催化成炭向高温度区间转移,有利于阻燃性的提高,同时炭层表面富集磷硅阻燃元素并且有球状凸起,作为阻隔层能够在燃烧过程中的传热和传质起阻隔作用。5、为解决添加阻燃剂对PET材料物理机械性能的负面影响,研究低添加量水平下,不同比例不完全缩合七苯基倍半硅氧烷纳米粒子(T-POSS)与PACP对PET材料机械和阻燃性能的影响。采用预分散方法将T-POSS与PAPC一起溶解于丙酮中,随后采用熔融共混法制备了PET/PACP/T-POSS纳米复合材料。TEM证明了T-POSS在PET基体中分散均匀。通过微型量热测试(MCC)和动态力学分析(DMA)等一系列的表征说明了以最优比例PACP与T-POSS构成的新型阻燃体系可在不损失机械性能的前提下,有效提高了PET材料的防火安全性。