CN104845332A - 一种阻燃性pc/ptt/碳纳米管复合材料 - Google Patents

一种阻燃性pc/ptt/碳纳米管复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃性PC/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC40%～60%、PTT20%～30%、改性碳纳米管5%～10%、AS-g-GMA2%～5%、阻燃剂6%～12%、阻燃协效剂2%～4%、增韧剂5%～8%、光稳定剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%，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。本发明的有益效果是，本发明以PC/PTT作为基体，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。

Description

一种阻燃性PC/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PC/PTT/碳纳米管复合材料。
背景技术
聚碳酸酯（PC）因分子刚性及空间位阻较大，其熔融温度较高，加工困难，难以制得大型薄壁制品，且制品残余应力大，易发生应力开裂，并且PC对缺口敏感，耐水解稳定性和耐溶剂性不好，这些缺陷使得PC在实际应用中受到限制。聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是一种结晶速度快的新型聚酯材料，易于实现高速成型，且具有优异的耐溶剂性，但其制品的成型收缩率大，存在缺口冲击强度低、高温下刚性不足等缺点。将PC与PTT共混可克服PC耐化学性差、成型加工困难等不足，亦可弥补PTT耐热性差、冲击性能不高、成型收缩率大等缺陷，因而PC/PTT在汽车、家用电器、电子电气、体育用品等方面具有广泛用途。但由于PC为非结晶聚合物，PTT为半结晶聚合物，PC/PTT属于典型的非结晶与结晶聚合物共混体系，两者之间界面粘结不良，这将导致PC/PTT的冲击强度较低、力学性能不好的问题，而且阻燃性差，不能很好适于高阻燃的应用领域。为了得到高性能的PC/PTT材料，往往需要加入第三组分，以提升其性能及应用效果。碳纳米管由于具有优异的导热导电性能和极高的强度，并具有优良的耐磨与抗疲劳腐蚀、耐高热性能，以碳纳米管与PC/PTT复合，将赋予PC/PTT新的性能，因而具有很好的实用价值和重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合性能好的阻燃性PC/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PC/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 40%～60%、PTT 20%～30%、改性碳纳米管5%～10%、AS-g-GMA 2%～5%、阻燃剂6%～12%、阻燃协效剂2%～4%、增韧剂5%～8%、光稳定剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。
所述PC为重均分子量在20000～40000g/mol的双酚A型芳香族聚碳酸酯。
所述PTT为特性黏度0.7～1.1dL/g的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。
所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
上述的一种阻燃性PC/PTT/碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，待用；
（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，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，待用；
（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、光稳定剂、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、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；
（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入AS-g-GMA和增韧剂，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PC/PTT/碳纳米管复合材料。
本发明的有益效果是，本发明以PC/PTT作为基体，综合了PC、PTT各自的优点，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，因而具有很好的实用价值和推广应用前景。
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PC/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 40%、PTT 30%、改性碳纳米管10%、AS-g-GMA 2%、氰尿酸三聚氰胺6%、三氧化二锑2%、ACR 8%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1.5%、抗氧剂0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述PC为重均分子量在20000～40000g/mol的双酚A型芳香族聚碳酸酯，所述PTT为特性黏度0.7～1.1dL/g的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，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
制备方法：（1）、将PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，待用；（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，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，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入氰尿酸三聚氰胺、三氧化二锑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、抗氧剂、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、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入AS-g-GMA和ACR，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PC/PTT/碳纳米管复合材料。
实施例2：
一种阻燃性PC/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 51%、PTT 20%、改性碳纳米管5%、AS-g-GMA 2%、双酚A-双（二苯基磷酸酯）12%、三氧化二锑4%、MBS 5%、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5%、抗氧剂0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述PC为重均分子量在20000～40000g/mol的双酚A型芳香族聚碳酸酯，所述PTT为特性黏度0.7～1.1dL/g的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，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
制备方法：（1）、将PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，待用；（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，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，待用；（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、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、抗氧剂、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、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入AS-g-GMA和MBS，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PC/PTT/碳纳米管复合材料。

Claims (9)

1.一种阻燃性PC/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：PC 40%～60%、PTT 20%～30%、改性碳纳米管5%～10%、AS-g-GMA 2%～5%、阻燃剂6%～12%、阻燃协效剂2%～4%、增韧剂5%～8%、光稳定剂0.5%～2%、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PC/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PC/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PC/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PC/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃性PC/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃性PC/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃性PC/PTT/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
9.根据权利要求1所述的一种阻燃性PC/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PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，待用；
（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管置于质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，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，待用；
（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、光稳定剂、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、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；
（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入AS-g-GMA和增韧剂，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PC/PTT/碳纳米管复合材料。
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