CN107383803A - 一种导热阻燃pet/pbt复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，包括如下：1)在溶剂中加入分散剂、石墨烯，超声处理后得到石墨烯悬浮液；在悬浮液中加入活性炭继续超声分散，经洗涤、离心抽滤得到活性炭插层石墨烯预制体，最后采用微波对预制体进行热处理，获得活性炭插层石墨烯粉末；2)将聚合单体用去离子水配置为溶液，加入分散剂、经偶联处理的活性炭插层石墨烯粉末超声分散处理，获得活性炭插层石墨烯悬浮液；升温至40‑90℃后依次加入交联剂、引发剂引发聚合，并通过造粒或粉碎工艺以及干燥处理，获得颗粒或粉末状的壳核型活性炭插层石墨烯；最后将壳核型活性炭插层石墨烯以及各组分添加剂共混挤出获得导热阻燃PET/PBT复合材料。

Description

一种导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及功能材料制备技术领域，特别涉及一种导热阻燃PET/PBT复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，常规工程塑料，包括热塑性和热固性塑料，因其具有机械性能好，化学稳定，电绝缘等优势，被广泛应用在日常电器中，如作为灯座体使用等。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是工程材料中性价比最好的塑料，PET是乳白色或浅黄色且是高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达到120℃，电绝缘性优良，同时，其抗蠕变性、耐疲劳性和耐摩擦性表现良好，但其耐电晕性较差，且由于PET属于可燃物，且导热系数低(约0.2W/m.K),使其在需要阻燃和热传递领域的应用受到极大的限制，如PET在灯具、灯座体中的使用等。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是热塑性聚酯，是一种结晶速度较快的热塑性工程塑料，具有优异的耐溶剂性，熔体流动性好，而且具有电气性能优异、吸水性小、表面良好等优点，被广泛应用于电子电气、汽车、家用电器等行业，但PBT的玻璃化温度低，高温刚性不足。因此，将PET与PBT进行共混改性，克服PBT耐热性差的缺点，同时弥补PET的成型加工型和吸水性的不足。但是，共混改性还是没有解决目前常规工程塑料如PET、PBT存在着导热性能与阻燃性能的不足的技术问题。
然而，随着各类灯具的高功率化，灯具在使用过程中会发热进而产生高温，导致其可靠性降低，常规的工程塑料作为灯座体使用，但由于其导热系数低，属于热的不良导体，因此，工程塑料自身不能解决高散热，使得热量得到有效释放的问题，也可能使得使用该灯座体的灯具由于过热，从而大幅度降低灯具的寿命或运行效率。
为解决前述的工程塑料自身散热效果差的技术问题，马洁玲为提高导热复合材料的导热性能及力学性能，以满足灯具的使用要求，在其学位论文《LED灯用导热塑料的研究》中，以PBT为基体，以氧化镁和氮化硼为导热填料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物和玻璃纤维对其进行增强增韧处理，使用双螺杆挤出机制备了导热复合材料，提高了该复合材料的导热性，但其存在导热性能不足，以及不具备阻燃性能的技术问题。
此外，家用电器通常地对PBT材料有阻燃要求，往往要求作为灯座体使用的工程塑料具有高级别的阻燃特性，比如达到UL94V0阻燃标准，然而，常规的工程塑料如热固性环氧树脂、PBT等，其阻燃级别均较低。目前，对工程塑料的阻燃改性主要采用在树脂体系中加入一定的阻燃剂，包括各类的含卤素阻燃剂、磷类阻燃剂以及无机氢氧化物阻燃剂等，其中，含卤素阻燃剂虽然阻燃效果好，但由于含有卤素，目前逐渐被其他阻燃体系所代替，如磷类阻燃剂、无机氢氧化物阻燃剂。如公告号为CN102477215B的发明专利公开了一种导热阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法，包括的组分及重量份数为：聚对苯二甲酸乙二醇酯30-50，导热剂20-40，阻燃剂12-15，阻燃协效剂6-8，增韧剂5-10，偶联剂0.5-2，抗氧化剂0.3-0.5，加工助剂0.5-1，制备得到的复合材料具有优异的导热性能和阻燃性能，同时还有良好的力学性能，可广泛应用于对散热要求较高的电子、电器部件，拓宽了PET在电子电器、汽车、家用电器等领域的应用范围。前述阻燃剂属于不良热导体，因此，阻燃剂的加入一方面虽提高了聚合物的阻燃级别和阻燃效果，但另一方面却降低了聚合物的散热功能。
然而，石墨烯的出现在科学界及其了巨大的波澜，人们发现石墨烯具有非常寻常的导电性能，在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，如硅和铜远逊色于石墨烯。究其原因，石墨烯(Graphene)是由碳原子构成的自由一层原子厚度的二维晶体，具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层，碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性，石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，在石墨烯中每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予石墨烯良好的导电性，石墨烯是新一代的透明导电材料。除此之外，人们发现与其他矿物基材料相比，石墨烯材料具有优异的耐热和阻燃特性。
基于前述的石墨烯的优异阻燃特性，国内的研究人员将石墨烯与聚合单体材料进行复配，以提高聚合物的阻燃性。如：
公开号为CN106751580A的发明专利提供了一种LED用电化学氧化碳纤维-石墨烯填充高导热阻燃型塑料及其制备方法，其制备工艺如下：以氧化镁、氮化硼、PBT、EVA、玻璃纤维、107胶、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯、三聚氰胺氰尿酸盐、硼酸锌、次磷酸铝、竹炭、纳米二氧化硅、二羟基丁基氯化锡、氧化石墨烯、碳纤维、偶氮二甲酰胺、过氧化二异丙苯等为原料，得到了一种LED用电化学碳纤维-石墨烯填充高导热阻燃型塑料。
公开号为CN106009419A的发明专利提供了一种新型石墨烯消烟阻燃PVC及其制备方法，原料为石墨烯、PVC、磷酸三甲苯酯、三氧化二锑、氧化铁粉、硼酸锌、环氧大豆油、碳酸钙和氯化石蜡，阻燃性能良好，维卡软化点为110-120℃，离火自熄。
综上所述，目前现有技术中单纯的采用导热剂与聚合单体通过共混改性作为改善聚合物的散热性能途径，虽然一定程度上改善了聚合物的散热性，但依然存在导热性能不足的问题，另一方面，虽然在聚合单体加入阻燃剂提高了聚合物的阻燃级别和阻燃效果，但另一方面却降低了聚合物的散热功能。此外，石墨烯属于优良的导电体，直接将石墨烯添加到聚合单体中共混，使得制得的复合材料存在安全问题。同时，由于石墨烯存在易于团聚的特点，因此，直接将石墨烯添加于聚合单体中会导致不易分散的问题，从而严重影响复合材料的阻燃性能以及力学性能。
基于前述的目前现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种导热阻燃PET/PBT复合材料及其制备方法，以解决目前石墨烯应用在聚合物过程中存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种具有优异的导热性能、阻燃性能、安全性能以及分散性的壳核型活性炭插层石墨烯及其在聚合单体中的使用，同时，所述核型活性炭插层石墨烯对导热剂、阻燃剂具有协同增效作用，弥补因导热剂、阻燃剂的加入而导致聚合物性能不足，以解决目前石墨烯用在聚合物过程中存在的石墨烯分散不均技术问题以及存在的导电隐患的安全技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案为：所述的导热阻燃PET/PBT复合材料，包括以下组份及重量份：
PET 30％-40％；
PBT 5％-10％；
壳核型活性炭插层石墨烯 0.5％-2％；
玻璃纤维 15％-30％；
导热剂 15％-30％；
润滑剂 0.3％-0.8％；
增韧剂 3％-5％；
协效阻燃剂 2％-3％；
阻燃剂 7％-10％；
加工助剂 0.3％-1％。
在上述技术方案的基础上，所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构聚合体为壳层，所述壳核型活性炭插层石墨烯中各结构层包含的组份及质量份数如下：
石墨烯 10-50％；
活性炭 10-45％；
交联结构聚合体 5-47％。
其中，所述交联结构聚合体由聚合单体、引发剂引发聚合，以及经交联剂交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体，按质量百分比计，所述引发剂的用量为聚合单体的0.01-2％；所述交联剂的用量为聚合单体的0.05-5％。
作为进一步的优选方案，所述石墨烯为氧化石墨烯、还原石墨烯、膨胀石墨烯中的一种或多种，所述石墨烯的单层率大于80％，片层大小6-13μm。
进一步地，所述活性炭的比表面积为1500-3500m2/g，颗粒大小为200-300目。
进一步地，所述聚合单体为丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、乙烯醇、含氟有机物中的一种或两种以上组合物。
进一步地，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、多元醇类、缩水甘油醚、无机物、丙烯酸酯类以及环氧类中的一种或多种组合。
作为进一步的优选，所述引发剂为过硫酸盐，或由以亚硫酸氢盐、抗异坏学酸盐中的其中一种为还原剂，以过硫酸盐、过氧化氢中的其中一种为氧化剂组合而成的氧化还原引发体系。
作为进一步的优选，所述导热剂为MgO、Al2O3、Mg(OH)2、ZnO晶须、碳化硅晶须、氮化铝晶须中的其中一种或两种以上组合。
作为进一步的优选，所述润滑剂为E蜡、OP蜡、PE蜡中的其中一种或两种以上组合。
作为进一步的优选，所述增韧剂为POE-g-GMA、EMA-g-GMA中的其中一种或两种以上组合。
作为进一步的优选，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述协效阻燃剂选择锑酸钠。
作为进一步的优选，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、十溴二苯醚中的其中一种或两种。
作为进一步的优选，加工助剂为偶联剂，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种以上组合。
在上述技术方案的基础上，本发明进一步提供所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的应用技术方案为一种采用如上所述的导热阻燃PET/PBT复合材料制得的灯座体。
在上述技术方案的基础上，本发明进一步提供所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，包括如下工序及步骤：
工序一：制备活性炭插层石墨烯的工序
步骤1：采用稀硝酸对活性炭进行酸化预处理。
步骤2：在溶剂中加入分散剂并搅拌均匀，然后加入石墨烯，采用超声分散2-24h，得到石墨烯悬浮液。
步骤3：在步骤2的石墨烯悬浮液中加入活性炭，继续超声分散30min-3h，获得悬浮混合液，将该悬浮混合液经过洗涤、离心抽滤，得到活性炭插层石墨烯预制体。
步骤4：将步骤3中活性炭插层石墨烯预制体通过微波进行热处理，获得活性炭插层石墨烯粉末。
工序二：制备壳核型活性炭插层石墨烯的工序
步骤5：将聚合单体采用去离子水配置为浓度为20％-80％的溶液，加入分散剂并搅拌5-30min。所述分散剂为十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脱氧胆酸钠、胆酸钠中的一种或多种。
步骤6：将步骤4制得的活性炭插层石墨烯粉末进行表面偶联处理，然后加入到步骤5的溶液中，采用超声分散10-240min，获得活性炭插层石墨烯悬浮液。
步骤7：将步骤6的活性炭插层石墨烯悬浮液升温至40-90℃，然后加入交联剂，并搅拌均匀，然后加入引发剂引发聚合，获得壳核型活性炭插层石墨烯预制体。
步骤8：将步骤7的壳核型活性炭插层石墨烯预制体通过造粒或粉碎工艺以及干燥处理，获得颗粒或粉末状的壳核型活性炭插层石墨烯。
工序三：制备复合材料的工序，获得导热阻燃PET/PBT复合材料。
其中，所述工序三的制备复合材料的工序，包括如下步骤：
步骤1：配料，准确制备复合材料所需的各组分，并将PET、PBT在105-140℃温度下干燥1-4h，备用。
步骤2：将玻璃纤维、导热剂、阻燃剂、阻燃协效剂加入到高速混合机中，然后加入偶联剂进行表面偶联处理，混合均匀后获得混合料。
步骤3：在步骤2的混合料中继续加入壳核型活性炭插层石墨烯、PET、PBT加入到高速混合机中，然后加入润滑剂、增韧剂，并混合均匀。
步骤4：将步骤3中获得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，塑化挤出温度为230-290℃，螺杆转速120-550rpm，并经过冷却、切粒及干燥后获得复合材料。
本发明实现的有益效果如下：
1)本发明的壳核型活性炭插层石墨烯具有优异的导热与阻燃性能，同时分别对阻燃剂、协效阻燃剂、导热剂具有协同增效作用，赋予复合材料具有优异的导热与阻燃性能。
2)本发明的壳核型活性炭插层石墨烯对聚合物基体具有补强功效，弥补因添加阻燃剂、导热剂而导致的聚合物基体性能的不足，如拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等性能的下降，提高了复合材料的综合性能。
3)本发明的壳核型活性炭插层石墨烯具有较好的分散性，与现有技术相比，能大幅度提升了石墨烯在聚合物基体或聚合单体中的分散性能，解决目前石墨烯用在聚合物加工过程中存在的分散不均的技术问题。
4)本发明的壳核型活性炭插层石墨烯用在电气器材中具有优异的电绝缘保护性能，解决了石墨烯作为优良导电体在电气器材中使用而存在导电隐患的安全技术问题。
具体实施方式
为对本发明作进一步的理解，现对本发明中涉及到的英文缩写组份作如下说明：
术语“EMA-g-GMA”：乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
术语“POE-g-GMA”：甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物。
术语“E蜡”与“OP蜡”：均属于硬性部分皂化蒙旦酯蜡，用于塑料成型加工过程中的润滑剂，兼具内外润滑作用，尤其适用于PVC的成型加工过程，提高挤出成型速度，提高成品的平滑度和光泽度，改善外观，但也可作为橡胶加工助剂。
术语“PE蜡”：指超低分子量聚乙烯，主要用在改善聚烯烃塑料的流动性，提高填料、助剂的分散剂。
本发明所述的导热阻燃PET/PBT复合材料，包括以下组份及重量份：PET 30％-40％；PBT 5％-10％；壳核型活性炭插层石墨烯0.5％-2％；玻璃纤维15％-30％；导热剂15％-30％；润滑剂0.3％-0.8％；增韧剂3％-5％；协效阻燃剂2％-3％；阻燃剂7％-10％；加工助剂0.3％-1％。
所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构聚合体为壳层，所述壳核型活性炭插层石墨烯中各结构层包含的组份及质量份数如下：
石墨烯 10-50％；
活性炭 10-45％；
交联结构聚合体 5-47％。
其中，所述交联结构聚合体由聚合单体、引发剂以及交联剂引发聚合并交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体；所述聚合单体的用量对于本领域普通技术人员来说，通过交联结构聚合体所占质量，并综合聚合单体、交联剂及其用量、交联反应机理以及含水率等指标计算而得，按质量百分比计，所述引发剂的用量为聚合单体的0.01-2％；所述交联剂的用量为聚合单体的0.05-5％。
作为进一步优选的实施方式，所述石墨烯为氧化石墨烯、还原石墨烯、膨胀石墨烯中的一种或多种，所述石墨烯的单层率大于80％，片层大小6-13μm。在更进一步优选的具体实施方式中，所述石墨烯优选为氧化石墨烯或膨胀石墨烯，其中，氧化石墨烯表面含有丰富的含氧官能团，借助于“π-π”作用以及范德华力，氧化石墨烯极易团聚而不易分散，而活性炭(AC)纳米颗粒结构本身具有独特的官能团，如羧基、羰基、酚、内酯、醌等，因此，将活性炭插层氧化石墨烯，不仅在氧化石墨烯片层之间起到了良好的骨架支撑作用，而且将活性炭材料通过界面相互作用分散于氧化石墨烯表面，活性炭材料有效地增加了氧化石墨烯的层间距离，降低了氧化石墨烯片层的堆叠效应，利用活性炭材料与石墨烯之间的协同作用，使得氧化石墨烯和活性炭材料可以充分地发挥作用。氧化石墨烯的含氧量可选择范围为42-55％。其中，所述活性炭的比表面积为1500-3500m2/g，颗粒大小为200-300目；石墨烯是具有单层石墨烯片堆叠在一起而呈片状形式，其厚度优选在50nm以下，而石墨烯在水平方向上的尺寸优选在10微米以下，可将石墨烯经球磨机磨粉、过筛处理得到符合要求的石墨烯。
作为进一步优选的实施方式，所述聚合单体为丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、乙烯醇、含氟有机物中的一种或两种以上组合物，作为更进一步的优选，所述聚合单体优选为丙烯酸酯或/和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
作为进一步优选的实施方式，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、多元醇类、缩水甘油醚、无机物、丙烯酸酯类以及环氧类中的一种或多种组合。其中，缩水甘油醚交联剂如聚乙二醇二缩水甘油醚；丙烯酸酯类交联剂如聚乙二醇200二丙烯酸酯、三羟甲基甲烷三丙烯酸酯中的一种或两种；无机物如氧化锌；环氧类如XR-500。作为更进一步的优选，所述交联剂优选为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、多元醇类，其中，所述多元醇类如聚乙二醇200、丁二醇、季戊四醇，可选择其中的一种或多种组合使用。
所述引发剂为过硫酸盐，或由以亚硫酸氢盐、抗异坏学酸盐中的其中一种为还原剂，以过硫酸盐、过氧化氢中的其中一种为氧化剂组合而成的氧化还原引发体系。
在优选的具体实施方式中，所述导热剂为MgO、Al2O3、Mg(OH)2、ZnO晶须、碳化硅晶须、氮化铝晶须中的其中一种或两种以上组合。优选MgO、Al2O3、Mg(OH)2的组合物为为所述导热剂。
在优选的具体实施方式中，所述润滑剂为E蜡、OP蜡、PE蜡中的其中一种或两种以上组合。所述增韧剂为POE-g-GMA或/和EMA-g-GMA。
在优选的具体实施方式中，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述协效阻燃剂选择锑酸钠。所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、十溴二苯醚中的其中一种或两种。
作为进一步的优选，加工助剂为偶联剂，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种以上组合。
在上述技术方案的基础上，本发明进一步提供采用如上所述的导热阻燃PET/PBT复合材料制得的灯座体。
实施例1
本实施例提供导壳核型活性炭插层石墨烯的制备方法，包括如下工序及步骤：
工序一：制备活性炭插层石墨烯的工序
步骤1：采用稀硝酸对活性炭进行酸化预处理。
步骤2：在溶剂中加入分散剂并搅拌均匀，然后加入石墨烯，采用超声分散2-24h，得到石墨烯悬浮液。在本步骤，溶剂选择去离子水或乙醇。
步骤3：在步骤2的石墨烯悬浮液中加入200-300目的活性炭，继续超声分散30min-3h，获得悬浮混合液，将该悬浮混合液经过洗涤、离心抽滤，得到活性炭插层石墨烯预制体。
步骤4：将步骤3中活性炭插层石墨烯预制体通过微波进行热处理，获得活性炭插层石墨烯粉末。
工序二：制备壳核型活性炭插层石墨烯的工序
步骤5：将聚合单体采用去离子水配置为浓度为20％-80％的溶液，如浓度30％，50％，加入分散剂并搅拌5-30min。
步骤6：将步骤4制得的活性炭插层石墨烯粉末进行表面偶联处理，然后加入到步骤5的溶液中，采用超声分散10-240min，获得活性炭插层石墨烯悬浮液。
步骤7：将步骤6的活性炭插层石墨烯悬浮液升温至40-90℃，然后加入交联剂，并搅拌均匀，然后加入引发剂引发聚合，获得壳核型活性炭插层石墨烯预制体。
步骤8：将步骤7的壳核型活性炭插层石墨烯预制体通过造粒或粉碎工艺后，放置在110-160℃的烘箱中进行干燥处理，获得颗粒或粉末状的壳核型活性炭插层石墨烯。
实施例2
在实施例1的基础上本实施例进一步提供导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，包括如下工序及步骤：
步骤1：配料，准确制备复合材料所需的各组分，并将PET、PBT在105-140℃温度下干燥1-4h，备用。
步骤2：将导热剂、阻燃剂、阻燃协效剂加入到高速混合机中，然后加入偶联剂进行表面偶联处理，混合均匀后获得混合料。本步骤，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种，或两种以上的偶联剂进行组合使用。
步骤3：在步骤2的混合料中继续加入壳核型活性炭插层石墨烯、PET、PBT加入到高速混合机中，然后加入润滑剂、增韧剂，并混合均匀。
步骤4：将步骤3中获得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，在挤出机加纤口加入玻璃纤维，控制玻纤含量15％-30％，塑化挤出温度为230-290℃，螺杆转速120-550rpm，并经过冷却、切粒及干燥后获得复合材料。
其中，在步骤2与步骤5中的分散剂，选择十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脱氧胆酸钠、胆酸钠中的一种或多种。
实施例3
为了进一步提高PET/PBT的力学性能、耐热性能和改进加工性能，在PET/PBT体系中加入阻燃剂、润滑剂等，获得多功能、高性能和高实用性的改性聚合物。
本实施例的导热阻燃PET/PBT复合材料，包括以下组份及重量份：PET为30％；PBT为10％；壳核型活性炭插层石墨烯为0.5％；无碱玻璃纤维为23.9％；MgO为23％；E蜡为0.3％；POE-g-GMA为3％；锑酸钠为2％；十溴二苯乙烷为7％；铝酸酯偶联剂为0.3％。其中：
所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构聚合体为壳层，在所述壳核型活性炭插层石墨烯中各结构层包含的组分及质量份数如下：氧化石墨烯10％；活性炭45％，比表面积为15002/g，颗粒大小为200目；交联结构聚合体45％。
其中，所述交联结构聚合体由丙烯酸酯、过硫酸钾引发聚合，并由N,N'-亚甲基双丙烯酰胺交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体。按重量份数计，在含有43份的丙烯酸酯的单体溶液中加入过硫酸钾的0.43份；加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺量为的0.86份。
将本实施例的配方体系按照实施例1以及实施例2的制备方法，制得导热阻燃PET/PBT复合材料。
实施例4
本实施例的导热阻燃PET/PBT复合材料，包括以下组份及重量份：PET为40％；PBT为5％；壳核型活性炭插层石墨烯为2％；无碱玻璃纤维为16％；MgO、Al2O3按比例1:1配置的组合物为17.2％；E蜡、PE蜡按比例1:1配置的组合物为0.8％；EMA-g-GMA为5％；锑酸钠为3％；十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯按比例1:1配置的组合物为10％；钛酸酯偶联剂为1％。其中：
所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构聚合体为壳层，在所述壳核型活性炭插层石墨烯中各结构层包含的组分及质量份数如下：膨胀石墨烯50％；活性炭10％，比表面积为2000m2/g，颗粒大小为250目；交联结构聚合体45％。
所述交联结构聚合体由甲基丙烯酸缩水甘油酯、过硫酸钾引发聚合，以及采用聚乙二醇200与丁二醇按1：1配置而成的组合交联剂并交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体。按质量百分比计，所述过硫酸钾的用量为甲基丙烯酸缩水甘油酯的2％；所述组合交联剂的用量为甲基丙烯酸缩水甘油酯的5％。
将本实施例的配方体系按照实施例1以及实施例2的制备方法，制得导热阻燃PET/PBT复合材料。
实施例5
本实施例的导热阻燃PET/PBT复合材料，包括以下组份及重量份：PET为35％；PBT为7％；壳核型活性炭插层石墨烯为1.5％；无碱玻璃纤维为20.5％；MgO、Al2O3、Mg(OH)2按比例1:1:1配置的组合物为20％；E蜡、OP蜡、PE蜡按比例1:1:1配置的组合物为0.5％；POE-g-GMA、EMA-g-GMA按比例1:1.5配置的组合物为4％；锑酸钠为2.5％；十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、十溴二苯醚按比例0.5:1:0.5配置的组合物为8.5％；钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂按比例1:1.2配置的组合物为0.5％。
所述壳核型活性炭插层石墨烯以活性炭插层石墨烯为核层，包覆连接所述核层的交联结构聚合体为壳层，在所述壳核型活性炭插层石墨烯中各结构层包含的组分及质量份数如下：氧化石墨烯、膨胀石墨烯按比例1:0.4配置的石墨烯组合物35％；活性炭30％，比表面积为3500m2/g，颗粒大小为300目；交联结构聚合体35％。
其中，所述交联结构聚合体由丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯按1:0.5配置的单体组合物、过硫酸钾与过氧化氢组成的氧化还原体系引发聚合，以及采用丁二醇、季戊四醇按1：1配置而成的交联剂组合物交联而成的具有三维交联网络结构的聚合体，按质量百分比计，所述引发剂的用量为单体组合物的0.01％；所述交联剂的用量为单体组合物的0.05％。
将本实施例的配方体系按照实施例1以及实施例2的制备方法，制得导热阻燃PET/PBT复合材料。
实施例6
本实施例对实施例3-实施例5的导热阻燃PET/PBT复合材料进行性能检测。
试验样品：实施例3-实施例5的导热阻燃PET/PBT复合材料。
对比样品：在实施例3-实施例5中不添加壳核型活性炭插层石墨烯，其中壳核型活性炭插层石墨烯在实施例3-实施例5中所添加的量由PET、PBT补充，即按PET、PBT在该实施例中的添加比例对应地换算呈PET、PBT的增加量，其他添加剂组分占比及添加量不变。
测试方法：
(1)导热性能测试方法：按照ASTM C177标准进行测试。
(2)阻燃性能测试方法：按《UL94塑料阻燃性能测试标准》和GB/T2408标准进行测试。
(3)电阻性能测试方法：ASTM D 25793
(4)力学性能测试方法：拉伸强度和断裂伸长率按ISO 527-1标准进行测试，弯曲强度按ISO 178标准测试，缺口冲击强度按ISO 179-1标准进行测试。
检测结果如下所示：
实施例6
本实施例提供一种采用实施例3-实施例5的导热阻燃PET/PBT复合材料制得的灯座体。该灯座体采用实施例3、实施例4或实施例5的导热阻燃PET/PBT复合材料，按照现有技术中制备灯座体的注射成型工艺获得本实施例的灯座体。
虽然本发明描述了具体的实施案例，但是，本发明的范围并不局限于上述具体实施例，在不脱离本发明实质的情况下，对本发明的各种变型、变化和替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，包括如下工序及步骤：
工序一：制备活性炭插层石墨烯的工序
步骤1：采用稀硝酸对活性炭进行酸化预处理；
步骤2：在溶剂中加入分散剂并搅拌均匀，然后加入石墨烯，采用超声分散2-24h，得到石墨烯悬浮液；
步骤3：在步骤2的石墨烯悬浮液中加入活性炭，继续超声分散30min-3h，获得悬浮混合液，将该悬浮混合液经过洗涤、离心抽滤，得到活性炭插层石墨烯预制体；
步骤4：将步骤3中活性炭插层石墨烯预制体通过微波进行热处理，获得活性炭插层石墨烯粉末；
工序二：制备壳核型活性炭插层石墨烯的工序
步骤5：将聚合单体采用去离子水配置为浓度为20％-80％的溶液，加入分散剂并搅拌5-30min；
步骤6：将步骤4制得的活性炭插层石墨烯粉末进行表面偶联处理，然后加入到步骤5的溶液中，采用超声分散10-240min，获得活性炭插层石墨烯悬浮液；
步骤7：将步骤6的活性炭插层石墨烯悬浮液升温至40-90℃，然后加入交联剂，并搅拌均匀，然后加入引发剂引发聚合，获得壳核型活性炭插层石墨烯预制体；
步骤8：将步骤7的壳核型活性炭插层石墨烯预制体通过造粒或粉碎工艺以及干燥处理，获得颗粒或粉末状的壳核型活性炭插层石墨烯；
工序三：制备复合材料的工序，获得导热阻燃PET/PBT复合材料。
2.根据权利要求1所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述工序三的制备复合材料的工序，包括如下步骤：
步骤1：配料，准确制备复合材料所需的各组分，并将PET、PBT在105-140℃温度下干燥1-4h，备用；
步骤2：将玻璃纤维、导热剂、阻燃剂、阻燃协效剂加入到高速混合机中，然后加入偶联剂进行表面偶联处理，混合均匀后获得混合料；
步骤3：在步骤2的混合料中继续加入壳核型活性炭插层石墨烯、PET、PBT加入到高速混合机中，然后加入润滑剂、增韧剂，并混合均匀；
步骤4：将步骤3中获得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，塑化挤出温度为230-290℃，螺杆转速120-550rpm，并经过冷却、切粒及干燥后获得复合材料。
3.根据权利要求1所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述壳核型活性炭插层石墨烯的组份及质量占比如下：
石墨烯 10-50％；
活性炭 10-45％；
聚合单体 5-40％；
交联剂 0.05-5％。
4.根据权利要求1-3任一所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯为氧化石墨烯、还原石墨烯、膨胀石墨烯中的一种或多种，所述石墨烯的单层率大于80％，片层大小6-13μm；所述活性炭的比表面积为1500-3500m2/g，颗粒大小为200-300目。
5.根据权利要求1-3任一所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚合单体为丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、乙烯醇、含氟有机物中的一种或两种以上组合物；
所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、多异氰酸酯、多元醇类、缩水甘油醚、无机物、丙烯酸酯类以及环氧类中的一种或多种组合；
所述引发剂为过硫酸盐，或由以亚硫酸氢盐、抗异坏学酸盐中的其中一种为还原剂，以过硫酸盐、过氧化氢中的其中一种为氧化剂组合而成的氧化还原引发体系。
6.根据权利要求2所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述导热剂为MgO、Al2O3、Mg(OH)2、ZnO晶须、碳化硅晶须、氮化铝晶须中的其中一种或两种以上组合。
7.根据权利要求2所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为E蜡、OP蜡、PE蜡中的其中一种或两种以上组合，所述增韧剂为POE-g-GMA、EMA-g-GMA中的其中一种或两种以上组合。
8.根据权利要求2所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述协效阻燃剂选择锑酸钠；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、十溴二苯醚中的其中一种或两种。
9.根据权利要求1所述的导热阻燃PET/PBT复合材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脱氧胆酸钠、胆酸钠中的一种或多种。
10.一种采用如权利要求1-9任一所述的制备方法制得的导热阻燃PET/PBT复合材料在电器器件领域中作为灯座体的应用。
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