CN104845170A - 一种阻燃性pet/ptt/碳纳米管复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 30%～63%、PTT 15%～30%、改性碳纳米管5%～10%、AS-g-GMA 3%～5%、阻燃剂6%～10%、阻燃协效剂2%～5%、增韧剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。本发明的有益效果是，本发明以PET/PTT作为基体，综合了PET、PTT各自原有的优点，同时使用碳纳米管作为功能填料，并加入适量阻燃剂进行改性，使该发明具有优异的导热抗静电性能和阻燃性能，而且保持较好的力学性能，加工性能也好，耐化学性强，成本低，适应性广，适于工业化生产与推广应用。

Description

一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种具有较高的熔融温度和玻璃化温度的结晶性聚合物，在一定的温度范围内保持优良的物理性能和力学性能，其耐疲劳性、耐摩擦性、耐老化性、电绝缘性特点极为突出，对大多数有机溶剂和酸较稳定，生产能耗较低，因而被广泛应用于合成纤维、薄膜和工程塑料等领域；但由于PET 刚性较强使得材料韧性较差，结晶速度较慢，成型模具温度高及成型周期长等缺点，大大限制了其应用范围。

聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是一种结晶速度快，融融温度和玻璃化温度较低的结晶性聚合物，具有特别优异的柔软性、弹性回复性，加工性能、电气性能、机械性能和尺寸的稳定性特点；PTT 纤维保持了PET 纤维的优良的抗皱性和耐化学性，柔软性、抗日光性、耐污性、低静电性、易染色性、低吸水率并具有一定的抗水解稳定性等特点。但其模量较低、材料较软限制了PTT 使用范围。

碳纳米管作为导热塑料的填料，可以大幅度地改善导热塑料的热传导率。碳纳米管的导电性能优于铜，可均匀分散在聚合物基体中形成导电通道，从而制成导电或抗静电材料。此外，碳纳米管强度极高、弹性模量也高，具有优良的耐磨与抗疲劳腐蚀、耐高热性能，通过与高分子材料复合，还可赋予材料新的性能。

将PET、PTT和碳纳米管共混制备的PET/PTT/碳纳米管复合材料，在性能上可以取长补短，将具有优良的成型加工、抗冲击、耐高温热老化、耐化学药品和导热抗静电性能等，因而具有极大的社会意义和巨大的经济价值。但PET/PTT/碳纳米管的阻燃性差，容易燃烧，不能很好满足有关阻燃方面的使用要求，这将大大地限制了其的应用效果和应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 30%～63%、PTT 15%～30%、改性碳纳米管5%～10%、AS-g-GMA 3%～5%、阻燃剂6%～10%、阻燃协效剂2%～5%、增韧剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。

所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述PTT为聚对苯二甲酸丙二醇酯。

所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管。

所述AS-g-GMA为增容剂丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、氰尿酸三聚氰胺、双酚A-双（二苯基磷酸酯）、聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种。

所述阻燃协效剂为三氧化二锑。

所述增韧剂为甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物ACR、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物MBS、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物ASA中的一种。

所述成核剂为质量比2：1的纳米二氧化硅与苯甲酸钠的复配物。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物中的一种。

所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

上述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；

（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥12～36h，即得所述改性碳纳米管；

（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；

（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入增容剂AS-g-GMA和成核剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料。

本发明的有益效果是，本发明以PET/PTT作为基体，综合了PET、PTT各自原有的优点，同时使用碳纳米管作为功能填料，并加入适量阻燃剂进行改性，使该发明具有优异的导热抗静电性能和阻燃性能，而且保持较好的力学性能，加工性能也好，耐化学性强，成本低，适应性广，适于工业化生产与推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 30%、PTT 30%、改性碳纳米管10%、AS-g-GMA 5%、十溴二苯乙烷10%、三氧化二锑5%、ACR 8%、成核剂1%、抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物0.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.5%，所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管，所述成核剂为质量比2：1的纳米二氧化硅与苯甲酸钠的复配物。

制备方法：（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥12～36h，即得所述改性碳纳米管；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入十溴二苯乙烷、三氧化二锑、ACR、抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物、季戊四醇硬脂酸酯，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入增容剂AS-g-GMA和成核剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料。

实施例2：

一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 63%、PTT 15%、改性碳纳米管5%、AS-g-GMA 3%、双酚A-双（二苯基磷酸酯）6%、三氧化二锑2%、MBS 5%、成核剂0.5%、抗氧剂1010 0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管，所述成核剂为质量比2：1的纳米二氧化硅与苯甲酸钠的复配物。

制备方法：（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥12～36h，即得所述改性碳纳米管；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入双酚A-双（二苯基磷酸酯）、三氧化二锑、MBS、抗氧剂1010、季戊四醇硬脂酸酯，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入增容剂AS-g-GMA和成核剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料。

Claims (7)

1.一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PET 30%～63%、PTT 15%～30%、改性碳纳米管5%～10%、AS-g-GMA 3%～5%、阻燃剂6%～10%、阻燃协效剂2%～5%、增韧剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、氰尿酸三聚氰胺、双酚A-双（二苯基磷酸酯）、聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为三氧化二锑。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述增韧剂为ACR、MBS、EVA、ASA中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述成核剂为质量比2：1的纳米二氧化硅与苯甲酸钠的复配物。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；

（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥12～36h，即得所述改性碳纳米管；

（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；

（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入增容剂AS-g-GMA和成核剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃性PET/PTT/碳纳米管复合材料。