分子链规整度可控的本质阻燃型聚对苯二甲酸丙二醇酯的合成及结构与性能研究

针对目前聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的阻燃化存在的问题，本项目从赋予PTT永久阻燃性和保持其固有特性两方面出发，通过将双官能团含磷阻燃单体引入PTT分子链中，分别探索在主链和侧基含有阻燃元素磷的聚对苯二甲酸丙二醇共聚酯的制备与性能；通过熔融预聚-固相后聚合和逐步聚合这两种聚合方式控制共聚酯分子链段规整度，研究此类聚合物链段相互作用及基团反应特性及这种特殊链段结构对于共聚酯分子链规整度的影响，揭示含磷单体单元结构的不同和含量、共聚酯分子链规整度等与共聚酯阻燃性能、热性能、结晶行为、流变行为与可纺性及物理机械性能之间的关系，为研制出具有环境友好、耐久高阻燃性和优异物理机械性能的PTT共聚酯纤维材料提供科学依据。因此，本项目既具有科学意义，又具有应用前景。

针对目前聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）阻燃化存在的问题，本项目从赋予PTT永久阻燃性和保持其固有特性两方面出发，通过将双官能团含磷阻燃单体以不同方式引入PTT分子链，详细研究了不同链结构共聚酯结构与性能之间的关系。首先探索了在主链和侧基含有阻燃元素磷的PTT无规共聚酯的制备与性能，尤其是不同化学环境含磷官能团阻燃性能和热裂解行为的差异、以及大侧基含磷官能团对于共聚酯分子结晶行为的影响，研究表明随着含磷单体引入PTT分子链，氧指数和锥形量热测试表明两种PTT含磷共聚酯均具有较好的阻燃性能，但从氧指数和总热释放等参数比较侧基含磷PTT共聚酯的阻燃性能更优；引入含磷单体后共聚酯的结晶性能随磷含量的增加而下降，由于DDP庞大的侧基不能折叠进入PTT晶胞，阻碍PTT分子链的运动，造成PTTP共聚酯的环带球晶出现缺陷，结晶速率明显降低。接下来，我们通过熔融预聚PTT均聚物，再固相后聚合的方式引入含磷片段，从而制备出PTT-含磷链段-PTT结构的类嵌段共聚酯，实现了共聚酯分子链段规整度可控，并研究此类聚合物链段相互作用及基团反应特性及这种特殊链段结构对于共聚酯分子链规整度的影响，结果显示由于共聚反应仅在PTT的无定形区域发生，嵌段共聚酯无论聚合反应时间和DDP含量，均有嵌段的化学结构，共聚酯的无规度随反应时间增加增加，而随DDP含量增加下降，且此种分子结构不会显著恶化共聚酯的结晶行为。本项目的开展过程中，共发表SCI论文9篇（含1篇接收），申请并授权发明专利2项，为研制出具有环境友好、耐久高阻燃性和优异物理机械性能的PTT 共聚酯纤维材料提供了一定的科学依据。